Matrice compagnon

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La matrice compagnon d’un polynôme monique

 a(x) = a_0 + a_1x+...+ a_ (n-1) x ^(n-1) + x ^ n
(1)

est la matrice carrée  n× n

 A=
(2)

avec ceux sur le sous-diagonal et la dernière colonne donnés par les coefficients de  a(x) . Notez que dans la littérature, la matrice compagnon est parfois définie avec les lignes et les colonnes commutées, c’est-à-dire la transposition de la matrice ci-dessus.

Lorsque  e_i est la base standard, une matrice compagnon satisfait

 Ae_i = e_(i+1)
(3)

pour  dans , ainsi que

 Ae_n = somme-a_ie_i,
(4)

y compris

 A^ne_1 = somme-a_iA^ie_1.
(5)

Le polynôme minimal matriciel de la matrice compagnon est donc  a(x) , qui est aussi son polynôme caractéristique.

Les matrices compagnons sont utilisées pour écrire une matrice sous forme canonique rationnelle. En fait, toute matrice  n×n dont le polynôme minimal matriciel  p(x) a un degré polynomial n est similaire à la matrice compagnon pour  p(x) . La forme canonique rationnelle est plus intéressante lorsque le degré de  p(x) est inférieur à n.

La commande suivante de Wolfram Language donne la matrice compagnon pour un polynôme p dans la variable x.

 CompanionMatrix := Module}, w = -w/Last; n = Length - 1; SparseArray], {i_, j_} /; i == j + 1 -> 1}, {n, n}]]

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