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Niveau Maths sup
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Décomposition spectrale

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
24-07-08 à 14:24

Salut tout le monde

Dans une démonstration, j'ai u un endomorphisme, on appelle 3$\rm F_k le sous-espace spectral associé à \lambda_k.

Le polynôme caractéristique de u est 3$\rm C_u(X)=\Bigprod_{k=1}^r(X-\lambda_k)^{m(\lambda_k)}

Il faut que je montre les deux points suivants : pour tout k

Citation :
¤ Le sous-espace spectral 3$\rm F_k est stable par u est de dimension 3$\rm m(\lambda_k).

¤ L'endomorphisme 3$\rm u_k induit par u sur 3$\rm F_k est de la forme : 3$\rm \lambda_kId_{F_k}+n_k3$\rm n_k est un endomorphisme nilpotent de 3$\rm F_k.


Bon OK, c'est clair qu'ils sont stables, donc il faut montrer le deuxième point et la dimension.

On pose 3$\rm n_k=u_k-\lambda_kId_{F_k}, on a :3$\rm (n_k)^{m(\lambda_k)}=0 donc il est nilpotent, son polynôme caractéristique est de la forme 3$\rm X^{f(\lambda_k)}f(\lambda_k) est la dimension du SEC.

Comment je peux en déduire que le polynôme caractéristique de 3$\rm u_k est 3$\rm (X-\lambda_k)^{f(\lambda_k)} ?

Merci

Posté par
kaiser Moderateur
re : Décomposition spectrale 24-07-08 à 15:36

Salut monrow

Il fait revenir à la définition : \Large{\chi_{u_k}(\lambda)=\det(u_k-\lambda_{id_{F_k}})}.

Ensuite, exprime \Large{u_k} en fonction de \Large{n_k}.

Kaiser

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : Décomposition spectrale 24-07-08 à 15:43

Salut Kaiser !

J'ai 3$\rm u_k=n_k+\lambda_kId_{F_k} donc 3$\rm \chi_{u_k}(\lambda)=\det(n_k) il est nul puisque sa matrice est triangulaire stricte non?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Décomposition spectrale 24-07-08 à 15:45

euh non ... (y'a quand même un lambda qui traîne, non ?)

Kaiser

Posté par
Arkhnor
re : Décomposition spectrale 24-07-08 à 15:51

Salut.

@monrow> Ne confonds pas \lambda_k qui est fixé, et \lambda, qui est l'indeterminée du polynome.

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : Décomposition spectrale 24-07-08 à 16:01

ah désolé je viens de bien voir ce que tu m'as demandé !

C'est bon j'ai trouvé : \Large\chi_{u_k}(X)=\det(Xid-u_k)=\det(XId-n_k-\lambda_kId)=\det((X-\lambda_k)Id-n_k)=\chi_{n_k}(X-\lambda_k)=(X-\lambda_k)^{f(\lambda_k)}

Merci

Une autre petite question stp, pourquoi les projecteurs spectraux et propres sont des polynômes en u?

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : Décomposition spectrale 24-07-08 à 16:01

Salut Arkhnor, oui j'étais pas devant mon pc la dernière fois et j'ai pas bien vu

Posté par
kaiser Moderateur
re : Décomposition spectrale 24-07-08 à 16:28

Pour i compris entre 1 et r, on note

\Large{P_{i}=\Bigprod_{j\neq i}(X-\lambda_{j})^{m(\lambda_j)}}.

On peut alors montrer que :

\Large{Im(P_i(u))=F_i}

et que

\Large{Ker(P_i(u))=\Bigoplus_{j\neq i}F_j}.

Or \Large{P_i(u)} n'est pas tout à fait un projecteur : en effet, il est assez facile de voir que pour x de
\Large{F_i},

\Large{(P_i(u))(x)=\Bigprod_{j\neq i}(\lambda_i-\lambda_j)^{m_\lambda_j}x}


Ainsi, le projecteur spectral relativement à la ième valeur propre, c'est \Large{Q_i(u)}

avec \Large{Q_{i}=\Bigprod_{j\neq i} \(\frac{X-\lambda_j}{\lambda_i-\lambda_j}\)^{m(\lambda_j)}}

Pour les projecteurs propres, je réfléchis.

kaiser

Posté par
kaiser Moderateur
re : Décomposition spectrale 24-07-08 à 16:31

2 secondes : qu'on s'entende bien. Quand tu dis projecteur propre, je suppose que tu parle de projection sur un espace propre, mais parallèlement à quel sous-espace tu projettes ?

Kaiser

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : Décomposition spectrale 24-07-08 à 16:34

Merci Kaiser , je suis en train de lire

j'entends par projecteurs propres (quand c'est diagonalisable) et projecteurs spectraux le système de projecteurs associé à la décomposition en somme directe de SEP quand c'est diagonalisable ou en somme directe de SEC

Posté par
kaiser Moderateur
re : Décomposition spectrale 24-07-08 à 16:40

OK, c'est bien ce qu'il me semblait.

Dans ce cas, c'est la même démo sauf que, au lieu de prendre le polynôme caractéristique, tu prends le polynôme minimal qui, dans le cas diagonalisable, va être égal au produit des \Large{X-\lambda_i} (donc pas de facteurs multiples).
Tu remarqueras alors que les polynômes qui apparaissent, sont des polynômes d'interpolation de Lagrange (ça va être le même que celui de mon message ci-dessus, mais en remplaçant \Large{m(\lambda_i)} par 1.

Kaiser

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : Décomposition spectrale 24-07-08 à 18:58

Ah oui je viens de comprendre Kaiser ! Merci beaucoup

Posté par
kaiser Moderateur
re : Décomposition spectrale 24-07-08 à 22:02

Mais je t'en prie !



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