Calculateur Déterminant Matrice 2x2, 3x3 et Règle de Cramer
Calculez le déterminant d'une matrice 2×2 et 3×3, la trace, et résolvez un système avec la règle de Cramer. Règle de Sarrus et développement de Laplace inclus.
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Déterminant d'une matrice carrée
Le déterminant est un scalaire associé à une matrice carrée, codant des informations géométriques et algébriques : aire signée du parallélogramme en 2D, volume signé du parallélépipède en 3D, facteur d'échelle volumique en général. Un déterminant nul signale une matrice singulière (non inversible, lignes liées).
Déterminant 2×2
Pour A = [[a, b], [c, d]] : det(A) = ad − bc. Exemple : det([[3, 2], [1, 4]]) = 10.
Déterminant 3×3 (règle de Sarrus)
det = a₁₁a₂₂a₃₃ + a₁₂a₂₃a₃₁ + a₁₃a₂₁a₃₂ − a₁₃a₂₂a₃₁ − a₁₁a₂₃a₃₂ − a₁₂a₂₁a₃₃. On duplique les deux premières colonnes pour visualiser les six diagonales.
Développement de Laplace
det(A) = Σⱼ(−1)^(i+j)·a_{ij}·M_{ij}, où M_{ij} est le mineur. Permet la récursion sur l'ordre (n−1).
Propriétés
- det(I) = 1.
- det(AB) = det(A)·det(B) (Binet).
- det(Aᵀ) = det(A).
- det(A⁻¹) = 1/det(A).
- Échange de lignes : changement de signe.
- Lignes liées ⇒ det = 0.
Règle de Cramer
Pour A·x = b et det(A) ≠ 0 : x_i = det(A_i)/det(A), A_i ayant sa i-ème colonne remplacée par b. Exemple 2×2 : 2x + y = 5, x + 3y = 8 → x = 7/5 = 1,4 ; y = 11/5 = 2,2.
Efficacité
Cramer est O(n^4), à comparer avec O(n³) de la méthode de Gauss. Préférer Gauss/LU pour n ≥ 4.
Utilisation
Modes : 2×2, 3×3, Cramer 2×2, Cramer 3×3. Donne déterminant, trace, et détecte les matrices singulières.
Interprétation géométrique
|det| = facteur d'échelle volumique sous la transformation linéaire associée. |det| > 1 dilate aires/volumes, |det| < 1 les contracte, = 1 les préserve (isométrie ou transformation unimodulaire). Rotations det = +1 ; réflexions det = −1 ; projections sur sous-espaces det = 0. Le déterminant jacobien apparaît dans les changements de variables en intégrales multiples : ∫f dV = ∫f(g(u,v,w))·|J| du dv dw.
Lien avec le rang
Le déterminant est un test simple d'inversibilité pour matrices carrées. Si det(A) ≠ 0 alors rang(A) = n (complet) et A est inversible ; si det(A) = 0, rang < n et il existe au moins une combinaison linéaire entre lignes (ou colonnes). Pour connaître le rang exact quand det = 0, on utilise l'élimination gaussienne ou la décomposition SVD.
Conseils numériques
Pour éviter la perte de précision avec des coefficients d'ordres très différents, il est utile de normaliser les données ou d'appliquer un pivot partiel avant le calcul. Les résultats du calculateur sont en double précision IEEE-754 (~15 chiffres significatifs). Un déterminant très proche de zéro (|det| < 10⁻¹²) est considéré numériquement singulier.
Déterminant, valeurs propres et polynôme caractéristique
Pour une matrice 2×2, le polynôme caractéristique s'écrit λ² − tr(A)λ + det(A) = 0 : la somme des valeurs propres est la trace, leur produit est le déterminant. Les deux valeurs affichées par le calculateur servent donc de diagnostic rapide : un déterminant nul implique une valeur propre nulle, un déterminant négatif garantit deux valeurs propres réelles de signes opposés. La règle de Cramer, publiée par Gabriel Cramer en 1750, reste la solution fermée de référence pour les systèmes 2×2 et 3×3.
Mis à jour en juillet 2026
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