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Déterminant

Seules les matrices carrées admettent un déterminant. Soit la matrice $A$, on note son déterminant par $\det A$ ou $|A|$. On va se limiter aux matrices d'ordre $3$ au plus. Trois situations sont à considérer :

  • Soit $A = ( a )$. On a : $$\det A = |A| = a.$$
  • Soit $A = \left( \begin{array}{cc} a_{11} & a_{12} \\ a_{21} & a_{22} \end{array} \right)$. On a : $$\det A = \left| \begin{array}{cc} a_{11} & a_{12} \\ a_{21} & a_{22} \end{array} \right| = a_{11}a_{22} - a_{12}a_{21}.$$
  • Soit $A = \left( \begin{array}{ccc} a_{11} & a_{12} & a_{13} \\ a_{21} & a_{22} & a_{23} \\ a_{31} & a_{32} & a_{33} \end{array} \right)$. On a : $$\det A = \left| \begin{array}{ccc} a_{11} & a_{12} & a_{13} \\ a_{21} & a_{22} & a_{23} \\ a_{31} & a_{32} & a_{33} \end{array} \right|$$ $$\phantom{\det A} = (a_{11}a_{22}a_{33} + a_{12}a_{23}a_{31} + a_{13}a_{21}a_{32})$$ $$\phantom{\det A = } - (a_{13}a_{22}a_{31} + a_{12}a_{21}a_{33} + a_{11}a_{23}a_{32}).$$

Plusieurs propriétés concernent le calcul du déterminant :

  1. Toute matrice carrée et sa transposée ont même déterminant.
  2. Dans le calcul de déterminants, tout résultat établi pour les lignes (resp. colonnes) est valable pour les colonnes (resp. lignes).
  3. Si on permute deux rangées d'une matrice carrée, le déterminant change de signe.
  4. Si on multiplie par un réel tous les éléments d'une rangée d'une matrice carrée, alors le déterminant de la matrice est multiplié par ce réel.
  5. Lorsque tous les éléments d'une rangée d'une matrice carrée sont des multiples d'un même réel, alors dans le calcul du déterminant, ce réel peut être mis en évidence.
  6. Lorsqu'on ajoute aux éléments d'une rangée d'une matrice carrée une même combinaison linéaire des éléments correspondants d'autres rangées parallèles qui, elles, restent inchangées, on obtient une matrice qui a le même déterminant que la première.
  7. Le déterminant d'une matrice carrée est nul si :
    • tous les éléments de la matrice sont nuls ;
    • tous les éléments d'une rangée sont nuls ;
    • deux rangées parallèles sont identiques ;
    • deux rangées parallèles sont proportionnelles ;
    • une rangée est une combinaison linéaire des rangées parallèles.
  8. Le déterminant d'une matrice triangulaire est égal au produit des éléments de sa diagonale principale.