CURIUM
Quatre lignes dans une matrice, mais combien d'informations indépendantes ?

Rang

Quatre lignes dans une matrice, mais combien d'informations indépendantes ?

Parfois deux seulement. Dans la matrice de lignes (1 ; 0 ; 2 ; 3), (2 ; 0 ; 4 ; 6), (0 ; 2 ; 2 ; 0) et (1 ; 2 ; 4 ; 3), la deuxième ligne est le double de la première, et la quatrième est la somme de la première et de la troisième. Seules deux lignes sont indépendantes : la matrice est de rang 2. Le rang compte les lignes, ou les colonnes, qui apportent vraiment quelque chose.

MathsAlgèbre

Les trois niveaux

Débutant

Quatre lignes dans une matrice, mais combien d'informations indépendantes ?

Parfois deux seulement. Dans la matrice de lignes (1 ; 0 ; 2 ; 3), (2 ; 0 ; 4 ; 6), (0 ; 2 ; 2 ; 0) et (1 ; 2 ; 4 ; 3), la deuxième ligne est le double de la première, et la quatrième est la somme de la première et de la troisième. Seules deux lignes sont indépendantes : la matrice est de rang 2. Le rang compte les lignes, ou les colonnes, qui apportent vraiment quelque chose.

Intermédiaire

Quel rang maximal pour une matrice de 3 lignes et 5 colonnes ?

Trois, pas cinq. Le rang est à la fois le nombre maximal de lignes indépendantes et le nombre maximal de colonnes indépendantes, et une matrice a toujours le même rang que sa transposée. Cinq colonnes à trois coordonnées ne peuvent donc pas être toutes indépendantes.

Expert

Le rang d'une matrice peut-il dépendre du côté où l'on multiplie par les scalaires ?

Oui, dès que le corps des scalaires n'est pas commutatif. Bourbaki définit alors le rang par les colonnes, dans Kᵐ à droite, et démontre qu'il vaut aussi la dimension engendrée par les lignes dans Kⁿ à gauche. Avec a et c qui ne commutent pas, la matrice de lignes (a ; 1) et (ca ; c) est de rang 1, alors que ses deux colonnes sont indépendantes dans l'espace à gauche.