Analyse numérique matricielle
Méthodes et algorithmes, exercices et problèmes corrigés
Mongi Benhamadou
Aref Jeribi
Ellipses
Principales notations
vii
1 Chapitre 1 Introduction à l'analyse numérique et exemples1
1.1 Démarche à suivre2
1.2 Exemples simples de problèmes numériques6
2 Chapitre 2 Les schémas de stockage de matrices21
2.1 Les différents types de matrices et leur produit21
2.2 Les Fonctions de numérotation de matrices23
2.3 Stockage d'une matrice en structure morse ou skyline29
3 Chapitre 3 Algèbre matricielle31
3.1 Rappels d'algèbre linéaire31
3.2 Calcul du déterminant d'une matrice Hessenberg supérieure42
3.3 Produit scalaire45
3.4 Les matrices47
3.5 Localisation des valeurs propres d'une matrice53
3.6 Décomposition spectrale d'une matrice symétrique réelle57
3.7 Partitionnement d'une matrice par blocs59
3.8 Réduction d'une matrice68
3.9 Algorithme de Gram-Schmidt69
3.10 Factorisation de Schur dans Mn(C)73
3.11 Les M-matrices74
3.12 Produit tensoriel79
3.13 Calcul de base du nombre d'opérations83
3.14 Exercices sur l'algèbre matricielle86
3.15 Solution des exercices : Algèbre matricielle90
4 Chapitre 4 Normes vectorielles et normes matricielles107
4.1 Normes vectorielles107
4.2 Normes matricielles108
4.3 Rayon spectral d'une matrice carrée112
4.4 Suites et séries de matrices115
4.5 Valeurs singulières d'une matrice123
4.6 Modèle de régression multiple128
4.7 Forme quadratique sur Rn133
4.8 Quotient de Rayleigh136
4.9 Exercices sur les normes vectorielles et matricielles139
4.10 Corrigés des exercices sur les normes vectorielles et matricielles144
5 Chapitre 5 Les méthodes directes de résolutions des systèmes linéaires167
5.1 Résolution des systèmes triangulaires168
5.2 La méthode d'élimination ou de Gauss classique170
5.3 La méthode de Gauss révisée188
5.4 La factorisation A = LU197
5.5 La factorisation VA = LU204
5.6 Méthode de Crout classique215
5.7 La factorisation de Cholesky classique222
5.8 Version révisée de la factorisation de Cholesky227
5.9 La factorisation de Cholesky révisée backward231
5.10 La méthode de Givens pour les matrices Hessenberg supérieures237
5.11 La méthode de réduction récursive [8]242
5.12 Conditionnement d'un système linéaire Ax = b260
5.13 Exercices sur les systèmes linéaires267
5.14 Corrigés des exercices sur les systèmes linéaires285
5.15 Exercices sur le conditionnement d'un système linéaire Ax = b363
5.16 Corrigés des exercices sur le conditionnement d'un système linéaire Ax = b366
6 Chapitre 6 Calcul de l'inverse d'une matrice carrée381
6.1 La méthode de Gauss-Jordan classique381
6.2 L'algorithme de Gauss-Jordan révisée384
6.3 Autre version de l'algorithme de Gauss-Jordan classique389
6.4 Inverse d'une matrice cariée partitionnée par blocs 2 x 2399
6.5 Inverse d'une matrice triangulaire supérieure par blocs 2 x 2401
6.6 Inverse progressif d'une matrice triangulaire supérieure par blocs 2 x 2403
6.7 Inverse régressif d'une matrice triangulaire supérieure par blocs 2 x 2408
6.8 Inverse d'une matrice triangulaire inférieure par blocs 2 x 2414
6.9 Inverse progressif d'une matrice triangulaire inférieure partitionnée par blocs 2 x 2416
6.10 Inverse régressif d'une matrice triangulaire inférieure partitionnée par blocs 2 x 2421
6.11 Inverse progressif d'une matrice Hessenberg supérieure427
6.12 Inverse régressif d'une matrice Hessenberg supérieure439
6.13 Exercices sur le calcul de l'inverse d'une matrice carrée452
6.14 Corrigés des exercices sur le calcul de l'inverse d'une matrice carrée457
7 Chapitre 7 Algorithme de calcul du conditionnement d'une matrice483
7.1 Étude théorique484
8 Chapitre 8 La méthode de Householder499
8.1 Matrices orthogonales élémentaires de Householder499
8.2 Une version révisée, simple et pratique de l'algorithme de Householder507
8.3 Résolution du système Ax = b par l'algorithme de Householder508
8.4 La factorisation A = QU511
8.5 L'algorithme QR512
8.6 Exercices sur la méthode de Householder521
8.7 Corrigés des exercices sur la méthode de Householder528
9 Chapitre 9 Réduction de Jordan et polynôme minimal d'une matrice carrée581
9.1 Rappels et préliminaires581
9.2 Réduction de Jordan587
9.3 Exemples numériques592
A Appendix A L'arithmétique « virgule flottante »621
A.1 La représentation des nombres sur un calculateur621
A.2 Exercices sur l'arithmétique « virgule flottante »639
A.3 Corrigés des exercices sur les nombres flottants643
Bibliographie
661
Index
665