Transposée d'une matrice

Définition

Soit\( \displaystyle{\mathcal A=(a_{i,j})}\) un élément de \(\mathcal M_{n,p}(\mathbf K)\). On appelle transposée de \(\mathcal A\) et l'on note\( {}^t\mathcal A\)la matrice à \(p\) lignes et \(n\) colonnes de terme général \(b_{k,l}\) défini par :

\(\displaystyle{\forall k,1\leq k\leq p,\forall l,1\leq l\leq n\quad b_{k,l}=a_{l,k}}\)

Remarque

  1. Bien noter que si \(\mathcal A\) est une matrice à \(n\) lignes et \(p\) colonnes, \({}^t\mathcal A\) est une matrice à \(p\) lignes et \(n\) colonnes.

  2. Bien noter que la définition ci-dessus signifie que la i-ième ligne de \(\mathcal A\) devient la i-ème colonne de \({}^t\mathcal A\).

  3. La transposée d'une matrice ligne est une matrice colonne.

PropriétéPropriété immédiate

Si \(\mathcal A\) est une matrice élément de \(\mathcal M_{n,p}(\mathbf K),{}^t({}^t\mathcal A)=\mathcal A\) . Cela découle immédiatement de la définition.

ExempleExemples de calcul de transposée

  1. Soit \(\mathcal A\) la matrice réelle à \(3\) lignes et \(4\) colonnes définie par :

    \(\displaystyle{\mathcal A=\left(\begin{array}{cccccc}1&2&-2&5\\-1&0,5&2&0,4\\0&\sqrt3&2&0,1\end{array}\right)}\)

    . Sa transposée sera donc une matrice à \(4\) lignes et \(3\) colonnes, égale à

    \(\displaystyle{\mathcal{}^tA=\left(\begin{array}{cccccc}1&-1&0\\2&0,5&\sqrt3\\-2&2&2\\5&0,4&0,1\end{array}\right)}\)

  2. Soit la matrice carrée réelle d'ordre \(3\) (c'est-à-dire à \(3\) lignes et \(3\) colonnes) définie par

    \(\displaystyle{\mathcal A=\left(\begin{array}{cccccc}1&-1&2\\2&0&32\\3&-9&0\end{array}\right)}\). Alors sa transposée sera une matrice à \(3\) lignes et \(3\) colonnes, donc de même type, égale à

    \(\displaystyle{\mathcal{}^tA=\left(\begin{array}{cccccc}1&2&3\\-1&0&-9\\2&32&0\end{array}\right)}\).

    L'observation de cet exemple conduit à plusieurs remarques, valables pour toutes les matrices carrées.

  • La transposée d'une matrice carrée est une matrice de même type.

  • Si \(\mathcal A\) est une matrice carrée, les termes diagonaux de \(\mathcal A\) et de \({}^t\mathcal A\) sont les mêmes.

  • Intuitivement on voit que pour obtenir \({}^t\mathcal A\) à partir de \(\mathcal A\), on fait une symétrie par rapport à la diagonale principale.