UE Calcul Matriciel (CMA)
Licence 3 de Mathématiques de l'Université de Rennes 1, année universitaire 2022/2023
Responsable de l'UE : Christophe Mourougane
Intervenants : Bernard Delyon (TD groupe 1), Antide Duraffour (TD groupe 3) et Christophe Mourougane (CM et TD groupe 2)
Organisation du module
En alternance, une semaine sur deux : deux cours et un TD ou bien un cours et deux TD.
Le contenu du cours est largement inspiré par les cours donnés lors des années passées par Goulwen Fichou et Fabien Priziac .
Les cours magistraux seront basés sur le support de cours consultable et téléchargeable ci-dessous
Support de cours
Voici la progression des cours magistraux :
- Cours 1 : Introduction du chapitre consacré à la dualité linéaire, base duale, matrice de passage d'une base duale à une autre, base antéduale.
- Cours 2 : Introduction du chapitre consacré aux espaces euclidiens : produit scalaire, espace euclidien, norme euclidienne associée (inégalité de Cauchy-Schwarz, inégalité triangulaire), orthogonalité entre deux vecteurs, orthogonal d'un sous-ensemble, orthogonal d'un sev, projection et symétrie orthogonales, bases orthogonales et orthonormales.
- Cours 3 : Procédé d'orthonormalisation de Gram-Schmidt, représentation matricielle du produit scalaire et changement de base, Matrice orthogonale, groupe orthogonal, décomposition QR.
- Cours 4 : Dualité dans les espaces euclidiens, endomorphisme adjoint, endomorphisme orthogonal. Introduction du chapitre consacré aux rappels et compléments sur la réduction des endomorphismes. Valeur propre, sous-espace propre, vecteur propre, spectre, polynôme caractéristique, diagonalisabilité.
- Cours 5 : Polynômes d'endomorphismes et polynômes annulateurs, polynôme minimal, théorème de Cayley-Hamilton, triangularisabilité, réduction suivant les sous-espaces caractéristiques des endomorphismes triangularisables.
- Cours 6 : Blocs de Jordan et réduction sous la forme de Jordan des endomorphismes triangularisables.
- Cours 7 : Introduction du chapitre consacré à l'exponentielle de matrices : norme de matrices, définition de l'exponentielle de matrices, premiers exemples.
- Cours 8 : Propriétés de base de l'exponentielle de matrices, calcul de l'exponentielle de matrices via la réduction de Jordan, résolution des systèmes différentiels linéaires à l'aide de l'exponentielle de matrices.
- Cours 9 : Introduction du chapitre consacré à orthogonalité et réduction, diagonalisabilité dans une base orthonormale des endomorphismes et matrices symétriques, matrices symétriques positives et définies positives, racine carrée d'une matrice symétrique positive.
- Cours 10 : Décomposition polaire, réductibilité des endomorphismes orthogonaux.
- Cours 11 : Endomorphismes des espaces hermitiens. Notion de norme matricielle. Normes matricielles subordonnées, définition du rayon spectral.
- Cours 12 : Norme subordonnée à la norme euclidienne et rayon spectral, convergence de la suite des puissances successives d'une matrice vers la matrice nulle et rayon spectral, conditionnement.
- Cours 13 : Introduction du chapitre consacré aux matrices stochastiques et aux théorèmes de Perron-Frobenius, notions de matrice stochastique et vecteur stochastique, matrices positives, strictement positives, primitives, irréductibles, théorème de Perron.
- Cours 14 : Théorème de Frobenius, matrices stochastiques et primitives, calcul du vecteur d'état limite d'une matrice stochastique et primitive.
- Cours 15 : Introduction du chapitre consacré à la résolution des systèmes linéaires et aux décompositions LU et décomposition de Cholesky, méthode du pivot de Gauss pour la résolution de systèmes linéaires, décomposition LU, décomposition PLU, décomposition de Cholesky.
- Cours 16 : Systèmes surdéterminés, méthode des moindres carrés
- Cours 17 : décomposition en valeurs singulières, pseudo-inverse, méthodes itératives pour la résolution de systèmes
Travaux dirigés
Vous pourrez trouver ci-dessous les versions numériques des feuilles de travaux dirigés :
Les sujets posés l'an dernier sont
Les sujets posés cette année sont
Modalités de contrôle des connaissances
Il y aura deux types d'évaluations :
- trois examens partiels d'une heure qui donneront lieu à trois notes sur 10 (dont la somme est notée CC),
- un examen terminal de deux heures en décembre qui donnera lieu à une note sur 20 (notée E).
La note finale de l'UE sera le nombre max(E, 2(E+CC)/5) .
Toute absence devra être justifiée dans la semaine qui suit l'évaluation auprès du secrétariat de la licence 3 (Mme Le Goff).
Examen partiel
Les examens partiels auront lieu le jeudi 29 septembre de 17h15 à 18h15, le jeudi 27 octobre de 17h15 à 18h15, et le jeudi 1ier décembre de 17h15 à 18h15, sur les créneaux habituellement consacrés aux TD.
Examen terminal
L'examen terminal aura lieu le Lundi 12 décembre de 8h à 10h.