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Concept
Z-matrice
Résumé
En mathématiques, une Z-matrice est une matrice carrée réelle dont les éléments extra-diagonaux sont négatifs. Ces matrices apportent des propriétés particulières aux problèmes de complémentarité linéaire.
L'opposée d'une Z-matrice est une matrice de Metzler (et réciproquement).
Une matrice carrée réelle est une Z-matrice si tous ses éléments extra-diagonaux sont négatifs :
Les éléments de la diagonale de peuvent être de signe arbitraire.
On note l'ensemble des Z-matrices d'ordre quelconque. On appelle Z-matricité la propriété d'une matrice d'appartenir à
Les Z-matrices apportent des propriétés particulières aux problèmes de complémentarité linéaire. Rappelons la définition de ces problèmes.
Pour un vecteur , la notation signifie que toutes les composantes du vecteur sont positives. Étant donnés une matrice réelle carrée et un vecteur , un problème de complémentarité linéaire consiste à trouver un vecteur tel que , et , ce que l'on écrit de manière abrégée comme suit :
L'ensemble admissible de ce problème est noté
On déduit de ce résultat que
où est l'ensemble des matrices telles que a une solution pour tout rendant le problème de complémentarité admissible.
En chimie, une Z-matrice est une représentation des atomes dans une molécule (ou bien n'importe quel système d'atomes). Plutôt que de représenter les atomes en coordonnées cartésiennes, la Z-matrix les représente en coordonnées internes, qui spécifient les positions d'atomes en terme des longueurs de liaison, angles de liaison, et angles dièdre. Par convention, quand on convertit aux coordonnées cartésiennes, le premier atome est à l'origine et le deuxième est sur l'axe z (d'où le nom « Z-matrice »). L'usage des Z-matrices est très commun dans la chimie numérique et la modélisation moléculaire, car une représentation en coordonnées internes réduit le temps de calcul.
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