Une matrice de Vandermonde

Exercice (oral Centrale/Supélec)

Soit {n\ge2} un entier. On note {\omega=e^{2i\pi/n}}.

Soit {V_n\in{\mathcal M}_n(\mathbb{C})} de coefficients : {a_{k,\ell} = \omega^{(k-1)(\ell-1)}\;\text{pour}\;(k,\ell)\in\{1,\ldots, n\}^2}

Question 1
On note {\overline{V_n}} la matrice de coefficients {\overline{a_{k,\ell}}}.
Calculer {V_n\overline{V_n}}. En déduire {\left|\det(V_{n})\right|}.
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Question 2
Calculer {V_n^4} (exprimer {V_{n}^{2}} par blocs).
Montrer que {V_n} est diagonalisable.
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Question 3
Donner un argument de {\det(V_n)}.
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Question 4
Préciser les sous-espaces propres de {V_n^2}.
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