exo7 3377

Une matrice carrée MM est dite magique si les sommes des coefficients de MM par ligne et par colonne sont constantes. On note s(M)s(M) leur valeur commune.

Soit U=(1…1⋮⋮1…1)U = \begin{pmatrix} 1 &\dots&1 \cr \vdots& &\vdots\cr 1 &\dots&1 \cr\end{pmatrix} et M={matrices n×n magiques}{\cal M} = \{ \text{matrices } n\times n \text{ magiques}\}.

1

Montrer que M\cal M est une sous-algèbre de Mn(K)\mathcal{M}_n(K) et s:M→Ks : {\cal M} \to K est un morphisme d’algèbre (calculer MUMU et UMUM).

2

Si MM est magique inversible, montrer que M−1M^{-1} est aussi magique.

3

Montrer que M\cal M est la somme directe du sev des matrices magiques symétriques et du sev des matrices magiques antisymétriques.

4

Pour M∈Mn(K)M \in \mathcal{M}_n(K), on note ϕM\phi_M l’endomorphisme de KnK^n canoniquement associé à MM. Soit H={(x1,…,xn)∈Kn tq x1+⋯+xn=0}{\cal H} = \{ (x_1, \dots ,x_n) \in K^n \text{ tq } x_1 + \dots + x_n = 0 \} et K={(x,…,x)∈Kn}{\cal K} = \{ ( x, \dots, x) \in K^n \}.

5

Montrer que : M∈M  ⟺  H et KM \in {\cal M} \iff {\cal H} \text{ et } {\cal K} sont stables par ϕM\phi_M.

6

En déduire dim(M\cal M).

Exercice aSCI

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