$$\newcommand{\mtn}{\mathbb{N}}\newcommand{\mtns}{\mathbb{N}^*}\newcommand{\mtz}{\mathbb{Z}}\newcommand{\mtr}{\mathbb{R}}\newcommand{\mtk}{\mathbb{K}}\newcommand{\mtq}{\mathbb{Q}}\newcommand{\mtc}{\mathbb{C}}\newcommand{\mch}{\mathcal{H}}\newcommand{\mcp}{\mathcal{P}}\newcommand{\mcb}{\mathcal{B}}\newcommand{\mcl}{\mathcal{L}} \newcommand{\mcm}{\mathcal{M}}\newcommand{\mcc}{\mathcal{C}} \newcommand{\mcmn}{\mathcal{M}}\newcommand{\mcmnr}{\mathcal{M}_n(\mtr)} \newcommand{\mcmnk}{\mathcal{M}_n(\mtk)}\newcommand{\mcsn}{\mathcal{S}_n} \newcommand{\mcs}{\mathcal{S}}\newcommand{\mcd}{\mathcal{D}} \newcommand{\mcsns}{\mathcal{S}_n^{++}}\newcommand{\glnk}{GL_n(\mtk)} \newcommand{\mnr}{\mathcal{M}_n(\mtr)}\DeclareMathOperator{\ch}{ch} \DeclareMathOperator{\sh}{sh}\DeclareMathOperator{\th}{th} \DeclareMathOperator{\vect}{vect}\DeclareMathOperator{\card}{card} \DeclareMathOperator{\comat}{comat}\DeclareMathOperator{\imv}{Im} \DeclareMathOperator{\rang}{rg}\DeclareMathOperator{\Fr}{Fr} \DeclareMathOperator{\diam}{diam}\DeclareMathOperator{\supp}{supp} \newcommand{\veps}{\varepsilon}\newcommand{\mcu}{\mathcal{U}} \newcommand{\mcun}{\mcu_n}\newcommand{\dis}{\displaystyle} \newcommand{\croouv}{[\![}\newcommand{\crofer}{]\!]} \newcommand{\rab}{\mathcal{R}(a,b)}\newcommand{\pss}[2]{\langle #1,#2\rangle} $$
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Formule de Binet-Cauchy

La formule de Binet-Cauchy est une formule généralisant la propriété de multiplicativité du déterminant, $\det(AB)=\det(A)\det(B)$ lorsque $A$ et $B$ sont deux matrices carrées, au produit de deux matrices rectangulaires.

Théorème : Soit $1\leq m\leq n$, $A\in \mathcal M_{m,n}(\mathbb K)$, $B\in\mathcal M_{n,m}(\mathbb K)$. Alors $$\det(AB)=\sum_{S\in\mathcal P_m(\{1,\dots,n\})}\det(A_S)\det(B_S)$$ où
  • $\mathcal P_m(\{1,\dots,n\})$ désigne l'ensemble des parties de cardinal $m$ de $\{1,\dots,n\}$;
  • $A_S$ est la matrice extraite de $A$ en ne prenant que les colonnes dont l'indice est dans $S$;
  • $B_S$ est la matrice extraite de $B$ en ne prenant que les lignes dont l'indice est dans $S$;

Lorsque $A$ et $B$ sont les matrices $$A=\begin{pmatrix} a_1&\dots&a_n\\ b_1&\dots&b_n \end{pmatrix},\ B=\begin{pmatrix} c_1&d_1\\ c_2&d_2\\ \vdots&\vdots\\ c_n&d_n \end{pmatrix}$$ on trouve la formule suivante, connue sous le nom d'identité de Binet-Cauchy, et valable pour tous nombres complexes $a_i,b_i,c_i,d_i$, $i=1,\dots,n$ : $$\left(\sum_{i=1}^{n}a_{i}c_{i}\right)\left(\sum_{j=1}^{n}b_{j}d_{j}\right) =\left(\sum_{i=1}^{n}a_{i}d_{i}\right)\left(\sum_{j=1}^{n}b_{j}c_{j}\right)+ \sum_{1\leq i<j\leq n}(a_{i}b_{j}-a_{j}b_{i})(c_{i}d_{j}-c_{j}d_{i}).$$ Lorsque $a_i=c_i$ et $b_j=d_j$ et $n=2$, on retrouve l'identité de Lagrange.

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