Dérivées des valeurs propres

(Oral Ens Mp/Mpi)

On note {\mathcal D} l’ensemble des matrices symétriques réelles de taille {n} ayant {n} valeurs propres distinctes, rangées sous la forme : {\lambda_1(A)\lt \cdots\lt \lambda_n(A).}

Question a)
Soit {A:I\rightarrow\mathcal D} de classe {\mathcal{C}^2}. On admet que les valeurs propres {\alpha_k(t)=\lambda_k(A(t))} et une base orthonormée associée de vecteurs propres {u_1(t),\ldots,u_n(t)} peuvent être choisies de classe {\mathcal{C}^2}.

Exprimer {\alpha_k'} à l’aide de {A,A'} et {u_k}, puis {\alpha_k''} à l’aide de {A',A'',u_k,u_k'}.

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Question b)
Montrer que {\mathcal D} est un ouvert de {\mathcal S_n(\mathbb{R})}.
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Question c)
On admet que {\lambda_k:\mathcal D\rightarrow\mathbb{R}} est de classe {\mathcal{C}^2}. Pour {A\in\mathcal D} et {H\in\mathcal S_n(\mathbb{R})}, calculer la dérivée seconde en {0} de {t\mapsto\lambda_k(A+tH)}.
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Author: Jean-Michel Ferrard

Professeur de mathématiques en classe préparatoire aux grandes écoles.