Deprecated: stripos(): Passing null to parameter #1 ($haystack) of type string is deprecated in /var/www/html/wp-includes/functions.wp-styles.php on line 90
Deprecated: WP_Dependencies->add_data() est appelé avec un argument qui est obsolète depuis la version 6.9.0 ! Les commentaires conditionnels IE sont ignorés par tous les navigateurs pris en charge. in /var/www/html/wp-includes/functions.php on line 6260 L’inégalité de Kantorovitch [Python] - Mathprepa
On munit {\mathbb R^n} de son produit scalaire canonique {(\cdot\mid\cdot)} et de sa norme {\|\cdot\|}. Soit {A} une matrice réelle symétrique définie positive : {x^TAx>0} pour {x\ne0}. On admet que cela équivaut à la stricte positivité de ses valeurs propres. Les questions [P] utilisent Python.
1. Montrer que {(x\mid y)_A=x^TAy} est un produit scalaire. On note {\|\cdot\|_A} sa norme. Écrire une fonction Python testant le caractère défini positif d’une matrice symétrique réelle, puis une fonction calculant {(x\mid y)_A}.
La matrice {A} est inversible. Pour {b\in\mathbb R^n}, on note {\bar x=A^{-1}b} et l’on cherche à approcher cette solution. On pose {J(x)=\frac12(Ax\mid x)-(b\mid x)}.
2. (a) Calculer {J(x+h)-J(x)} et en déduire {\nabla J(x)}.
On construit {x_{k+1}=x_k+\alpha_{k+1}r_k}, où {r_k=b-Ax_k} et où {\alpha_{k+1}} minimise {J(x_k+\alpha r_k)} pour {\alpha\in\mathbb R}. Si {x_k=\bar x}, on arrête l’algorithme et prolonge la suite par cette valeur constante.
3. (a) Si {x_k\ne\bar x}, montrer que {\alpha_{k+1}=\|r_k\|^2/\|r_k\|_A^2>0}.
3. (b) Montrer, tant que {x_k\ne\bar x}, que {\begin{array}{rl}\dfrac{\|x_{k+1}-\bar x\|_A^2}{\|x_k-\bar x\|_A^2}&=1-\dfrac{\|r_k\|^4}{\|r_k\|_A^2\|x_k-\bar x\|_A^2}\\[4pt]&=1-\dfrac{\|r_k\|^4}{(Ar_k\mid r_k)(A^{-1}r_k\mid r_k)}\end{array}}