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Niveau Licence Maths 1e ann
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dertéminer une base d'une matrice

Posté par
examen2
26-08-09 à 13:53

Bonjour,

Voila je sais plus comment déterminer une base d'une matrice.

Voici un exemple d'énoncé:

Soit f l'endomorphisme de R^3 dont la matrice dans la base canonique B = {e1,e2,e3} de R^3 est

A=  0  1 -1
    1  2 -1
   -1 -1 0

déterminer une base {u1} de E1 = Ker f

Se que j'aurais besoin c'est un point de démarage et une explicaton de la démarche à suivre pour résoudre l'énoncé.

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : dertéminer une base d'une matrice 26-08-09 à 13:56

Bonjour

Est-ce que tu penses que "base d'une matrice" a un sens??

Posté par
perroquet
re : dertéminer une base d'une matrice 26-08-09 à 13:59

Bonjour, examen2

ker f est l'ensemble des (x,y,z) tels que     A\begin{pmatrix}x\\ y \\ z\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}0\\ 0 \\ 0\end{pmatrix}

Posté par
perroquet
re : dertéminer une base d'une matrice 26-08-09 à 14:00

Bonjour,  monrow  

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : dertéminer une base d'une matrice 26-08-09 à 14:04

Salut perroquet

Posté par
examen2
re : dertéminer une base d'une matrice 27-08-09 à 14:04

Citation :
ker f est l'ensemble des (x,y,z) tels que ...


Donc sufi de résoudre le système d'équation et ensuite continué selon les liaisons des vecteurs

Et pour faire la même chose avec Im f au lieu de ker f ? quel serais l'ensemble?

Posté par
perroquet
re : dertéminer une base d'une matrice 27-08-09 à 14:06

Im(f) est le sous-espace vectoriel engendré par les vecteurs-colonnes de la matrice

Posté par
flight
reponse 27-08-09 à 14:21

une base de kerf={x,y,z de R^3/ x=-y,y,z=y}

alors kerf=vect(-1,1,1)  soit donc une droite vectorielle à mon sens

à verifier car ca fait bien 16a que je n'ai plus mi le nez dans le chapitre

Posté par
examen2
re : dertéminer une base d'une matrice 28-08-09 à 12:52

Rebonjour,

Voici les différent énoncé et ma résolution je constate une incoérence à la fin:

A=  0  1 -1
    1  2 -1
   -1 -1 0

1)déterminer une base {u1} de E1 = Ker f

ma résolution:

ker f = A(x,,y,z)=0

soit le système d'équation:

y-z=0
x+2y-z=0
-x-y=0

x+2y-z=0
   y-z=0
    y=-x

x=x
z=-x
y=-x

base {u1} = {x(1,-1,1),x apartient à R}

{u1} = {(1,-1,1)}


énoncé:
2)en déduire que dim Imf = 2

ma résolution:
dim Ker f = 1 or rang  = dim ker f + dim Im f

dim Im f = 3-1 = 2

énoncé:
3)On pose E2 = ker(f+Id). Vérifier que dim E2 = 1 et donner une base {u2} de E2

ma résolution:

   0+1   1     -1
B= 1     2+1   -1
  -1    -1     0+1


   1     1   -1
B= 1     3   -1
  -1    -1    1

Ker(f+Id)= B(x,y,z)=0

soit le système d'équation:

x+y-z=0
x+3y-z=0
-x-y+z=0

x+y-z=0
   2y=0   (l2-l1)
    0=0   (l3+l1)

x=z
y=0
0=0

base {u2} = {x(1,0,1),y(1,0,1), x et y apartient à R}

{u2}= {(1,0,1)}

dim E2 = 1

énoncé:
4)trouver une base {u3} de E3 = ker (f-3Id)

ma résolution:

   0-3    1   -1
C=   1  2-3   -1
    -1   -1  0-3


  -3   1   -1
C= 1  -1   -1
  -1  -1   -3


ker (f-3Id) = C(x,y,z) = 0

qui donne le système déquation:

-3x+y-z=0
x-y-z=0
-x-y-3z=0

-3x+y-z=0
  -4y-2y=0   (3l2-l1)
   4y-8z=0   (3l3-l1)

-3x+y-z=0
-4y-2z=0     (3l2-l1)
  4y-8z=0     (3l3-l1)

-3x+y-z=0
-4y-2z=0
   -10z=0     (l3+l2)

x=0
y=0
z=0

base {u3} = {(-3,1,-1),(1,-1,-1),(-1,-1,-3)}

énoncé Montrer que B' = {u1,u2,u3} est une base R^3

ma résolution

{u1} = {(1,-1,1)}
{u2} = {(1,0,1)}
{u3}={(-3,1,-1),(1,-1,-1),(-1,-1,-3)}

la je distingue une erreur ce n'est pas une base R^3 ??



Je ne connais pas le bbcode du forum pour faire une meilleur mise en page j'espère que sa ne posera pas de problème pour la lecture.

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : dertéminer une base d'une matrice 28-08-09 à 13:13

Pour la question 1) :

Citation :

base {u1} = {x(1,-1,1),x apartient à R}.


Ecrit comme ça c'est pas la base de Ker(f) mais plutôt Ker(f) lui même ! Il faut savoir le sens de chaque mot que tu écrit ..

Sinon t'as oublié un moins

x=x
z=-x
y=-x

donc une base du Ker(f) est {(1,-1,-1)}

Pour la question 2)

Citation :
ma résolution:
dim Ker f = 1 or rang  = dim ker f + dim Im f


C'est quoi rang? Est ce que tu peux énoncer le théorème du rang stp

On parlera après de la suite

Posté par
perroquet
re : dertéminer une base d'une matrice 28-08-09 à 13:13

Pour les trois premières questions, les réponses et la rédaction sont correctes, sauf pour les deux lignes suivantes

Citation :

base {u1} = {x(1,-1,1),x apartient à R}
base {u2} = {x(1,0,1),y(1,0,1), x et y apartient à R}


à remplacer par:

Citation :

ker(f) = {x(1,-1,1),x appartient à R}
ker(f+Id) = {x(1,0,1), x appartient à R}


Pour la quatrième question, il y a une erreur de calcul ici:

Citation :

-3x+y-z=0
x-y-z=0
-x-y-3z=0

-3x+y-z=0
  -4y-2y=0   (3l2-l1)
   4y-8z=0   (3l3-l1)


A l'avant-dernière ligne de ce que j'ai extrait, il y a une faute. En fait, il faut considérer  (3l2+l1).
A la dernière ligne de ce que j'ai extrait, c'est bien (3l3-l1) qu'il faut considérer, mais il y a une erreur de calcul; on obtient:
-4y-8z=0

Posté par
perroquet
re : dertéminer une base d'une matrice 28-08-09 à 13:18

Bonjour, monrow  

Non seulement tu as répondu plus vite que moi, mais en plus, tu as trouvé des erreurs que je n'avais pas détectées (je confirme, pour examen2, que ce sont bien des erreurs.

Posté par
examen2
re : dertéminer une base d'une matrice 28-08-09 à 18:55

Merci pour ces réponse et explications si rapide,

alors voici pour le théorème du rang (effectivement j'avais peut être fais une erreur à ce niveau:

dim E = dim Im f + dim Ker f

dim Im f = 3 -1 =2


pour l'erreur de la quatrième question voici ce que sa donne maintenant

-3x+y-z=0
x-y-z=0
-x-y-3z=0

-3x+y-z=0
  -2y-4y=0   (3l2+l1)
  -4y-8z=0   (3l3-l1)

-3x+y-z=0
-2y-4z=0
      0=0     (l3-2l2)

x=1/3y-1/3z
y=-2z
z=z

x=-2/3-1/3z
y=-2z
z=z

x=-z
y=-2z
z=z

ker(f-3Id) = {z(-1,2,1),z appartient à R}

base de Ker(f-3Id) = (-1,2,1)


5)
On obtient , base de B' = {(1,-1,-1),(1,0,1),(-1,-2,1)} qui appartient à R^3



Plus d'erreur?

Et encore merci pour le temps que vous me consacrez

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : dertéminer une base d'une matrice 28-08-09 à 19:06

Une petite erreur de frappe ici:

Citation :
base de Ker(f-3Id) = (-1,2,1)


C'est plutôt (-1,-2,1), mais t'as rectifié après

Sinon quelle est ta justification pour la 5eme question? Pourquoi ces 3 vecteurs forment une base?

Re-Salut Perroquet

Posté par
examen2
re : dertéminer une base d'une matrice 29-08-09 à 14:50

merci d'avoir souligné le faite que j'avais pas réellement démontré que s'était une base (voir pas du tout) des petites choses évidentes qui me font perdre des points à l'examen bêtement.

dont je pense qu'il sufi simplement de démontré qu'il sont linéairement indépendante

avec ce système d'équation:

x-y-z=0
  x+z=0
-x-2y+z=0

x-y-z=0
y+2z=0
  -3y=0

x=0
y=0
z=0


Voila sinon pour continuer sur cette exercice , pour le changement d'une matrice dans une autre base comme par exemple f dans la base B' comment on procède?

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : dertéminer une base d'une matrice 29-08-09 à 15:04

Non ce n'est pas la peine.

f possède 3 valeurs propres distinctes {0,-1,3} elle est donc diagonalisable. On a alors 3$E=E_1\oplus E_2\oplus E_3

En prenant les bases de chaque sous-espace propre et en faisant leur union on aura une base de E, c'est tout. Donc 3$\{u_1,u_2,u_3\} est une base de E.

Citation :
Voila sinon pour continuer sur cette exercice , pour le changement d'une matrice dans une autre base comme par exemple f dans la base B' comment on procède?


Bon là c'est facile : f(u_1)=0=0*u_1\quad f(u_2)=-u_2\quad f(u_3)=3u_3 Donc t'as la matrice D de f dans la nouvelle base. De plus on a 3$M=PDP^{-1} où P est la matrice de passage de la base canonique à la base 3$\{u_1,u_2,u_3\}

On a bien sûr D=  $ \begin{pmatrix}
0&0&0\\0&-1&0\\0&0&3\end{pmatrix}$

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : dertéminer une base d'une matrice 29-08-09 à 15:05

Oups à la fin c'est:

On a bien sûr 3$D=\begin{pmatrix}
 \\ 0&0&0\\0&-1&0\\0&0&3\end{pmatrix}

Posté par
examen2
re : dertéminer une base d'une matrice 29-08-09 à 15:47

comment on obtient {0,-1,3} ??

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : dertéminer une base d'une matrice 29-08-09 à 16:00

Bah tu as montré que Ker(f) , Ker(f+id) et Ker(f-3Id) ne sont pas réduits à {0} et donc 0, -1 et 3 sont des valeurs propres

Posté par
examen2
re : dertéminer une base d'une matrice 31-08-09 à 14:31

c'est pas plutôt 0,1 et -3 ?

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : dertéminer une base d'une matrice 31-08-09 à 14:39

Si Ker(f-aId) est non réduit à {0}, alors a est vap (et non -a)

Posté par
examen2
re : dertéminer une base d'une matrice 02-09-09 à 16:59

,

donc

     0   0  0
D=   0  -1  0
     0   0  3

     0   1   -1
P=A= 1   2   -1
    -1  -1    0


pour obtenir P^-1 je resoud se système d'équation:

   y-z=a
x+2y-z=b
-x-y  =c

x+2y-z=b
   y-z=a    inversion de ligne
-x-y  =c

x+2y-z=b
   y-z=a
   y-z=b+c    (l1+l3)


mais la je suis bloqué des lignes s'annule et sa bloque la résolution.

Posté par
perroquet
re : dertéminer une base d'une matrice 02-09-09 à 19:12

Bonjour, examen2

Ta matrice P est incorrecte

3$\begin{pmatrix} 1 & 1 & -1 \\ -1 & 0 & -2\\ -1 & 1 & 1\end{pmatrix}

(Il faut mettre  les vecteurs de la base en colonne)

Posté par
examen2
re : dertéminer une base d'une matrice 04-09-09 à 11:58

Bonjour,

Alors si on prend A = P D P^-1


    0   0   0
D=  0  -1   0
    0   0   3



    1   1  -1
P= -1   0  -2
   -1   1   1


calcul de P^-1:

x +y -z= a
-x    -2z= b
-x +y +z= c

x +y -z= a
   y-3z= a+b      (l2+l1)
  2y   = a+c      (l3+l1)

x+y-z=a
-3z=a + b -a/2 -c/2
y= a/2 +c/2


x= -a/2 -c/2 -a/6 -b/3 +c/6
z= -a/6 -b/3 +c/6
y= a/2 +c/2

x= -(2a)/3 -b/3 -c/3
y= a/2 +c/2
z= -a/6 -b/3 +c/6


      
        -2/3     1/2   -1/6
p^-1=   -1/3      0    -1/3
        -1/3     1/2    1/6



je fais PDP^-1   pour retrouver A:

  
                         1    1   -1
                   P=   -1    0   -2
                        -1    1    1

   0    0    0           0    0    0
D= 0   -1    0           1    0    2
   0    0    3          -3    3    3


      -2/3  1/2  -1/6    1    .    .
p^-1= -1/3   0   -1/3    .    .    .
      -1/3  1/2   1/6    .    .    .



On s'aperçois que dès le début du calcul sa ne correspond pas a la matrice A, ou se situe mon erreur?

Posté par
examen2
re : dertéminer une base d'une matrice 08-09-09 à 16:48

une petite aide?  (désolé que les lignes sont pas totalement bien aligné un peu du mal à la rédaction d'une matrice sur le forum)

en plus du soucis précédent j'ai aussi une autre petite question consernant la syntaxe si on me demande une base de Kerf est que écrire :

ker(f) = {x(1,-1,1),x appartient à R} suffi pour conclure sachant que la question était Déterminer une base {u1} de E1 = Kerf?

Et un dernier petit truc, pour revenir sur une question concernant la base Imf Sachant que la matrice de f dans la base canonique B = {e1,e2,e3} est

      0  1 -1
A =   1  2 -1
     -1 -1  0

on m'a répondu

Citation :
Im(f) est le sous-espace vectoriel engendré par les vecteurs-colonnes de la matrice


donc avec une matrice comme celle ci la base de Imf = la base de Kerf, non?



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