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Niveau Maths sup
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Dimension finie

Posté par
bouli
20-04-09 à 10:53

Bonjour,

Je bloque sur la première question de mon dm


Soient E un K-ev de dim 3  et f \in L(E)
          
     Montrer que
             rg(f^3)=rg(f^4)+dim(Ker(f)\cap Im(f^3))


Ayant déjà fait ce genre d'exercice je sais qu'il faut appliquer à une fonction bien particulière le théorème de rang mais je n'arrive pas à la déterminer

Merci pour votre aide

Posté par
apaugam
re : Dimension finie 20-04-09 à 11:14

le théorème du rang dit
dim(espace de départ)=dim noyau+ dim image
sachant que le noyau est au départ et l'image à l'arrivée
sachant que rg(f^3) c'est par définition dim(Im(f^3))
je te laisse deviner l'espace de départ (??)

fais un petit schéma ça coute pas cher !

??\longrightarrow^{?} ???

sachant que rg(f^4) c'est par définition dim(Im(f^4))
je te laisse deviner le moyen (?) de partir du départ pour arriver dans Im(f^4)

après ces deux devinettes le reste suit ss pb

Posté par
bouli
re : Dimension finie 20-04-09 à 11:22

ba on applique f  

Posté par
apaugam
re : Dimension finie 20-04-09 à 11:43

tu as tout compris

Posté par
bouli
re : Dimension finie 20-04-09 à 15:23

ok merci (c'était simple au final)

Posté par
bouli
re : Dimension finie 22-04-09 à 15:08

Le but de l'exercice était de montrer que  rg(f^3)=rg(f^4)

2° Supposons par l'absurde que Ker(f)\cap Im(f)\neq {0_E}
Montrons qu'il existe a \in E      f^4(a)=0_E et f^3(a) \neq 0_E


Soit  a \in E,f^4(a)=f(f^3(a))=0_E<=>f^3(a) \in Ker(f) d'après la supposition précédente  nous en déduisons le résultat.


3°Montrer que la famille (a,f(a),f^2(a),f^3(a)) est libre.


On veut donc montrer que pour \forall (\lambda_1,..\lambda_4)\in K^4
   \lambda_1*a+....+\lambda_4*f^3(a)=0 => (\lambda_i)_{1\le i \le 4}=0

J'ai donc pensé par composé par l'application f mais mais sans résultat étant donné que l'on connait rien sur f(0)

Posté par
apaugam
re : Dimension finie 23-04-09 à 03:59

Citation :
on connait rien sur f(0)


En es-tu sûr ?

Regarde un peu le cours et les premiers exos de plus pres !

Posté par
bouli
re : Dimension finie 23-04-09 à 13:40

c'est 0 parce que f \in L(E) mais c'est bien en composant par f  à gauche que l'on aboutit ?

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Dimension finie 23-04-09 à 13:48

Bonjour,

f(0) = 0 par linéarité de f, il n'y a rien de plus à dire!

Posté par
bouli
re : Dimension finie 23-04-09 à 15:25

mais pour montrer que la famille est libre c'est bien de cette façon qu'il faut procéder à savoir composer par f

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Dimension finie 23-04-09 à 15:35

Oui

Posté par
bouli
re : Dimension finie 23-04-09 à 15:40

bizarre je vais revoir ce que j'ai fait

Posté par
bouli
re : Dimension finie 27-04-09 à 12:18

Revenu des vacances je me remet au boulot donc montrer que la famille est libre c'est ok puis le reste des questions suivantes aussi sauf une dans la deuxième partie qui est  

mq  E=Ker(f^3)Im(f^3)
j'ai donc commencé par montrer que l'intersection  est 0_E mais mon problème se situe après, lorsqu'il faut montrer les inclusions. Je n'y arrive pas dans les 2 sens .

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Dimension finie 27-04-09 à 21:28

Bonjour Bouli,

à mon avis ta démonstration du fait que l'intersection est réduite à 4$\displaystyle\blue \{0\} est fausse, car c'est le plus difficile dans cette dernière question!

En effet, dès que c'est démontré, il suffit d'écrire que d'après le théorème du rang on a :

4$\displaystyle\blue dim(Ker f^3+Im f^3)=dim(Ker f^3)+dim(Im(f^3)=dim(E), donc que 4$\displaystyle\blue Ker f^3+Im(f^3) est un sous-espace de 4$\displaystyle\blue E de même dimension que 4$\displaystyle\blue E, cqfd.

Tu veux poster ta proposition de preuve que l'intersection est nulle? Si tu veux, je l'examine et te dis ce que j'en pense.

Posté par
bouli
re : Dimension finie 27-04-09 à 21:38

mon raisonnement est faux malheureusement
exact je n'y avais vraiment pas pensé (la dim finie et plus généralement l'algèbre me pose de vrais problèmes)
Bon je tente de montrer l'intersection

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Dimension finie 27-04-09 à 21:55

Oui c'est normal, il faut s'habituer à une nouvelle façon de raisonner!

Appelle-moi si tu as besoin! Mais ce n'est pas facile facile, je te préviens!

Posté par
bouli
re : Dimension finie 27-04-09 à 22:09

merci. Je me réserve ça pour demain, je vais aider au lycée ^^

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Dimension finie 27-04-09 à 22:13

Comme tu veux! Dis-moi si tu veux une indication! (Plusieurs seront peut-être d'ailleurs nécessaires!)

Posté par
bouli
re : Dimension finie 27-04-09 à 22:15

bon allé je me lance les lycéens attendront

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Dimension finie 27-04-09 à 22:25

Hin hin hin, je le savais!!



Posté par
bouli
re : Dimension finie 27-04-09 à 22:25

peut être partir sur  4$ker(f^3)\cap Im(f^4)=0_E et après sachant que 4$Im(f^4)\subset Im(f^3)

Posté par
bouli
re : Dimension finie 27-04-09 à 22:27

non peut être pas finalement ^^

Posté par
bouli
re : Dimension finie 27-04-09 à 22:28

Faut-il utiliser une restriction de f ou plutôt f^3

Posté par
bouli
re : Dimension finie 27-04-09 à 22:29

?

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Dimension finie 27-04-09 à 22:31

Ok, une indication donc!

Montre que Im(f^6) = f^3(Im(f^3)) = Im(f^3) (bon ok ça fait deux indications en fait! )

Posté par
bouli
re : Dimension finie 27-04-09 à 22:41

Je l'ai fait pour trouble implication à chaque fois. On va donc plutôt montrer que Ker(f^3)Im(f^6)=O surement grâce à une restriction de f^3 je me trompe ?

Posté par
bouli
re : Dimension finie 27-04-09 à 22:42

oups c'est inter

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Dimension finie 27-04-09 à 22:43

Euh...je n'ai rien compris à tes deux messages!!

Posté par
bouli
re : Dimension finie 27-04-09 à 22:48

^^ euh ba pour monter les égalités j'ai montré l'inclusion dans un sens et dans l'autre. Après j'ai fait une observation comme on a Im(f^3)=Im(f^6) il serait peut être plus facil de montrer Ker(f^3)\cap Im(f^6)=O

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Dimension finie 27-04-09 à 22:51

OK! Mais je ne pense pas!

Si tu as démontré mes deux indications, que peux-tu en déduire sur f^3?

Posté par
bouli
re : Dimension finie 27-04-09 à 22:58

a lol c'est possible que ce soit un projecteur?

Posté par
bouli
re : Dimension finie 27-04-09 à 22:59

je me suis levé tôt ce matin je divague peut être

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Dimension finie 27-04-09 à 23:02

Je précise ma question: que peux-tu dire de la restriction de f^3 à Im(f^3)?

Posté par
bouli
re : Dimension finie 27-04-09 à 23:05

f^3 est la fonction identitée

Posté par
bouli
re : Dimension finie 27-04-09 à 23:07

et on en déduit le résultat car ker(f^3)=O_E

Posté par
bouli
re : Dimension finie 27-04-09 à 23:07

je te remercie pour ton aide

Posté par
bouli
re : Dimension finie 27-04-09 à 23:08

Je suis allé un peu vite la c'est vrai pour la restriction  

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Dimension finie 27-04-09 à 23:10

Citation :
f^3 est la fonction identité
-> Non c'est faux en général, même si on ne parle que de la restriction!


Citation :
je te remercie pour ton aide
-> Je t'en prie, mais ce n'est pas terminé je pense!

Posté par
bouli
re : Dimension finie 27-04-09 à 23:14

oui j'ai fais la remarque

Posté par
bouli
re : Dimension finie 27-04-09 à 23:17

enfin je vais continué demain parce que là je dis pas mal d'ânerie. bonne soirée

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Dimension finie 27-04-09 à 23:23

Ok, bonne soirée!

Posté par
bouli
re : Dimension finie 28-04-09 à 14:01

Me revoilà en pleine forme, donc notre but ou plutôt mon but est de montrer maintenant que  4$Ker(f^3)\cap Im(f^3)=0_E sachant que l'on a 4$Ker(f^3)\cap Im(f^3)=0_E  pour f^3_{|Im(f^3)}

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Dimension finie 28-04-09 à 14:04

Plus clairement, sachant que la restriction de f^3 à Im(f^3) est un isomorphisme! (Pourquoi au fait? )

Posté par
bouli
re : Dimension finie 28-04-09 à 14:08

On sait déjà que 4$f^3 est injective, de plus  4$Im(f^3)\subset Im(f^6)

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Dimension finie 28-04-09 à 14:10

Pourquoi injective? De plus on a mieux que cette inclusion, puisque le membre de droite est toujours inclus dans celui de gauche! Relis mes deux indications d'hier!

Posté par
bouli
re : Dimension finie 28-04-09 à 14:13

f^3 restreint à Im(f^3) c'est la fonction identité donc ça en découle. On peut même dire que c'est un automorphisme non ?

Posté par
bouli
re : Dimension finie 28-04-09 à 14:19

je m'embrouille f^3 restreint a Im(f^3) n'est pas forcément la fonction identité. Je dois faire de tri de ce que j'ai dis hier soir

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Dimension finie 28-04-09 à 15:14

En effet, ce n'est pas nécessairement l'identité! Pense à une rotation d'angle \pi/4 par exemple, et d'axe une droite vectorielle fixée: alors f^3 n'est pas l'identité. Je te laisse faire le point de ce que tu sais et d'une stratégie de démonstration utilisant mes indications d'hier.

Posté par
bouli
re : Dimension finie 29-04-09 à 20:29

Oui mais je ne vois pas trop f^3 restreint à Im(f^3) est bijective ? c'est curieux non ?

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Dimension finie 29-04-09 à 20:34

Comment ça, curieux? Tu l'as prouvé ou pas?!

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