Puissances matricielles > 0

(Oral Ens Mp/Mpi)

Soit {A\in\mathcal{M}_m(\mathbb{R})} à coefficients positifs ou nuls. Pour chaque {i}, on pose : {d_i=\gcd\{k\geqslant1:(A^k)_{i,i}>0\}}Les ensembles dont on prend le pgcd sont supposés non vides.

Question a)
On suppose qu’il existe {k\in\mathbb{N}} tel que tous les coefficients de {A^k} soient strictement positifs. Montrer que {d_1=1}.
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Question b)
On suppose que, pour tous {i,j}, il existe {k\in\mathbb{N}} tel que {(A^k)_{i,j}>0}. Montrer que tous les {d_i} sont égaux.
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Question c)
Sous l’hypothèse de b), montrer que {d_1=1} entraîne l’existence d’une puissance de {A} dont tous les coefficients sont strictement positifs.
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Author: Jean-Michel Ferrard

Professeur de mathématiques en classe préparatoire aux grandes écoles.