Théorème du min-max de Courant-Fischer et continuité des valeurs propres dans le cas hermitien

Le théorème du min-max de Courant-Fischer donne une formule de calcul des valeurs propres d'un endomorphisme auto-adjoint $u$ d'un espace euclidien ou hermitien $E$ en fonction du quotient de Rayleigh-Ritz :\r$$\r\forall x \in E\setminus\{0\}, \quad R_u(x) = \frac{\langle u(x),x \rangle}{\Vert x \Vert^2}.\r$$\rIl est connu que son maximum est la plus grande valeur propre de $u$ et que son minimum est la plus petite valeur propre de $u$, mais quid des autres ? Ce théorème nous dit que, si $E$ est de dimension $n$, alors, en notant $\lambda_1(u) \leq \ldots \leq \lambda_n(u)$ les valeurs propres de $u$, on a :\r$$\r\forall k \in [\![1,n]\!], \quad \lambda_k(u) = \min_{F \in \mathcal{F}_k}\left(\max_{x \in F\setminus\{0\}} R_u(x) \right) = \max_{F \in \mathcal{F}_{n-k+1}}\left(\min_{x \in F\setminus\{0\}} R_u(x) \right)\r$$\roù $\mathcal{F}_k$ désigne l'ensemble des sous-espaces vectoriels de $E$ de dimension $k$.\rDe ce théorème peut se déduire que les applications $u \mapsto \lambda_k(u)$ sont continues, et même 1-lipschitziennes pour la norme subordonnée à la norme euclidienne sur $E$ !
Qualité Numéro Titre
5 153 Valeurs propres, vecteurs propres. Calculs exacts ou approchés d'éléments propres. Applications.2025
5 157 Matrices symétriques réelles, matrices hermitiennes.2025
5 158 Endomorphismes remarquables d’un espace vectoriel euclidien (de dimension finie).2025
4 219 Extremums : existence, caractérisation, recherche. Exemples et applications.2025
Rajouter une version
Développement pour remplir les trous. Je ne peux que vous conseillez d'aller voir la version de Matoumatheux. Je vous mets quand même ma version si elle peut vous aider. Le lien: https://perso.eleves.ens-rennes.fr/people/thomas.courant/Agr%C3%A9gation.html
Références :
Oraux X-ENS Algèbre 3 - Francinou, Gianella, Nicolas
Utilisateur : Wulfhartus
Développement sympa qui se recase aussi dans la leçon sur les extrema ! Autre ajout à ce développement : la plus grande valeur propre de M est une fonction convexe de M. La plus petite est concave.
Références :
Utilisateur : Matoumatheux
Un développement pas si dur, que j'avais déjà croisé en deuxième année de prépa. Le fait qu'on puisse déduire la continuité des valeurs propres ainsi est selon moi très intéressant !
Références :
Analyse matricielle - Rombaldi
Oraux X-ENS Algèbre 3 - Francinou, Gianella, Nicolas