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Endomorphisme entier

Posté par
infophile
04-05-09 à 13:49

Bonjour ;

Soit V un Q-espace vectoriel de dimension finie et f un endomorphisme de V. Si v_1,...,v_n sont des éléments de V on note Zv_1+...+Zv_n l'ensemble des CL à coefficients entiers.

Je dois montrer que les deux propositions suivantes sont équivalentes :

(i) Il existe un polynôme à coefficients entiers annulant f.

(ii) Il existe un entier n et des vecteurs v_1,...,v_n engendrant V tels que f(Zv_1+...+Zv_n)\subset Zv_1+...+Zv_n

Pour montrer le sens (ii) => (i) on considère la matrice (a_{ij}) définie par f(v_j)=\Bigsum_{i=1}^{n}a_{ij}v_i (vu l'inclusion ci-dessus ces coefficients sont bien définis)

Alors au départ ce que j'étais tenté de dire c'est que cette matrice est celle de f, son polynôme caractéristique est à coefficients entiers (car ceux de la matrice le sont) et d'après C-H il annule f. Sauf que les (v_i) ne forment pas une base donc c'est gênant pour dire que cette matrice représente f non ?

J'ai été consulter le corrigé et eux ils écrivent que par récurrence on a : A^k\begin{pmatrix}v_1\\\vdots\\v_n\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}f^{(k)}(v_1)\\\vdots\\f^{(k)}(v_n)\end{pmatrix}.

Déjà j'aurais dit plutôt : (v_1,...,v_n)A^k=\begin{pmatrix}f^{(k)}(v_1)\\\vdots\\f^{(k)}(v_n)\end{pmatrix} et après ils disent que C-H entraine X_A(f)(v_i)=0 pour tout i. Je vois pas le lien avec la récurrence d'avant ?

Merci

Posté par
Camélia Correcteur
re : Endomorphisme entier 04-05-09 à 14:14

Bonjour

Donc on s'occupe de (ii) entraine (i). Déjà les (a_{ij}) ne sont pas bien définis, justement parce que l'inclusion ne donne pas l'unicité! Ce que moi je dirais, c'est simplement: puisque (v_1,...,v_n) engendre V je peux en extraire une base, qui bien sûr conservera la propriété. Tant qu'à faire, autant supposer que C'EST une base! et alors la matrice est bien celle de f!

En effet, je ne comprends pas trop ton corrigé...

Posté par
infophile
re : Endomorphisme entier 04-05-09 à 14:21

Merci camélia

C'est ENS Paris lyon 2001 en MP dont le corrigé est ici :

Posté par
kaiser Moderateur
re : Endomorphisme entier 04-05-09 à 14:22

Bonjour à tous

Camélia > je ne suis pas tout à fait d'accord (une fois n'est pas coutume! )

on ne peut supposer que c'est une base car l'inclusion n'est pas forcément conservée par extraction d'une base (et la matrice dans la base extraite n'est pas forcément à coefficient entiers).

Kaiser

Posté par
infophile
re : Endomorphisme entier 04-05-09 à 14:30

Salut Kaiser

Mensch alors

Tu comprends la méthode du correcteur ?

Posté par
Camélia Correcteur
re : Endomorphisme entier 04-05-09 à 14:31

Bonjour kaiser, tu as raison! Les f(v_k) pourraient s'écrire en fonction des trucs supprimés!
Trop rapide et pas assez réfléchi!

Mais alors il reste que les a_{ij} ne sont pas bien définis! Mettons qu'on en prend une de matrice A au hasard! Kevin a raison, quelque chose cloche dans l'écriture des matrices.

Je réfléchis un peu...

Posté par
infophile
re : Endomorphisme entier 04-05-09 à 14:37

Peut-être que vous devriez jeter un coup d'oeil aux originaux (cf lien) il se peut que j'ai déformé quelque chose ou mal interprété.

Merci en tout cas

Posté par
infophile
re : Endomorphisme entier 04-05-09 à 14:40

Pourquoi les coefficients ne sont pas définis ? Parce qu'on les choisit à priori pour qu'ils vérifient f(v_j)=\Bigsum_{i=1}^{n}a_{ij}v_i.

Posté par
kaiser Moderateur
re : Endomorphisme entier 04-05-09 à 14:46

je pense avoir trouvé :

je note les vecteurs en ligne.
Pour trouver l'expression correct, il suffit par exemple de tout exprimer dans une base fixée de V (sinon, l'écriture n'a pas de sens) et pour ma part, je trouve que l'on a \Large{A(^{t}v_1,...,^{t}v_n)=\(f(v_1)\\ . \\ . \\ f(v_n)\)}.

je ne peux pas y réfléchir plus : je dois aller taper sur quelques sup !

Kaiser

Posté par
Camélia Correcteur
re : Endomorphisme entier 04-05-09 à 14:52

De toute façon, je suis d'accord que l'écriture est mauvaise. Ton lien ne me mène pas où il faut!

Posté par
infophile
re : Endomorphisme entier 04-05-09 à 15:04

Il n'y a pas de lien direct, il faut cliquer sur connexion en bas et remplir les champs :

ENS Paris lyon 2001 en MP

Posté par
Camélia Correcteur
re : Endomorphisme entier 04-05-09 à 16:13

Première remarque: Dans (i) il faudrait préciser polynôme unitaire à coeff entiers. Sinon, vu qu'on est sur Q, il n'y a qu'à multiplier par le pgcd des dénominateurs dans le poly minimal ou caractyéristique de f (quelque soit f)

Deuxième remarque: les (a_{i,j}) ne sont pas uniques, mais il suffit d'en choisir un exemplaire!

Ensuite: l'idée est apparemment de se placer dans V^n. Vu comme ça \(v_1\\ \vdots \\ v_n\) est bien un élément de V^n et c'est vrai que A\(v_1\\ \vdots \\ v_n\)=\(f(v_1)\\ \vdots \\ f(v_n)\)

Après ça marche...

Posté par
infophile
re : Endomorphisme entier 04-05-09 à 16:29

Euh je comprends pas pourquoi c'est vrai, quand on fait le produit AV on a \sum_{j}a_{ij}v_i et pas sur i non ?

Posté par
1 Schumi 1
re : Endomorphisme entier 04-05-09 à 17:10

Salut

Le truc c'est de voir, que même si ce n'est pas une base le calcul des itérés de f ne change pas. Je m'explique: tu prend un (v_i).
Ce qu'il faut pour conclure c'est se convaincre que f^(n)(v_i) se calcule à partir de la matrice qu'on vient de remplir comme on aimerait le faire (ie, comme quand on le fait quand la matrice représente l'application dans une base).
Et c'est pas très compliqué de se convaincre que c'est effectivement le cas...

Je te poste la correction que j'avais eu dès que je la retrouve...

Posté par
1 Schumi 1
re : Endomorphisme entier 04-05-09 à 17:23

Ah ben dans la correction ils disent ce que j'ai dit en fait ^^.
Je cite:

"Or on montre aisément par récurrence que:
pour tout e€N, notant A^e=(a_{i,j}(e)) on a \forall j\in[1,n], f^e(v_j)=\sum_{i=1}^{n}a_{i,j}(e)v_i.
"

On applique Cayley-Hamilton, et paf, ça fait des chocapics.

Posté par
infophile
re : Endomorphisme entier 04-05-09 à 17:51

Salut vieux

C'est à 16:29 que je bloque, après ok on a cette égalité par récurrence.

Posté par
kaiser Moderateur
re : Endomorphisme entier 04-05-09 à 18:48

Après m'être défoulé sur des sup, j'ai les idées en place et je pense que ce n'est pas A mais sa transposée (d'où le problème que soulève Kévin)
J'explique :

On prend B une base quelconque de V et les vecteurs que l'on considérera seront écrits dans cette base (les vecteurs seront notés en ligne)

Pour x un vecteur de V, on notera \Large{x_i} sa ième composante sur la base B.

En projetant l'égalité du message de Kévin de 14h40 sur les vecteurs de la base B, on a pour tout k :

\Large{f(v_j)_k=\Bigsum_{i=1}^{n}a_{ij}(v_i)_k

Notons M la transposée de A, alors :

pour tout j compris entre 1 et n et k compris 1 et d=dim V, on a :

\Large{f(v_j)_k=\Bigsum_{i=1}^{n}m_{ji}(v_i)_k

par la formule du produit matriciel, cette égalité veut exactement dire que l'on a la relation :

\Large{\(f(v_1)\\ . \\ . \\ . \\ f(v_n)\)=M\(v_1\\ . \\ . \\ . \\ v_n\)}, à savoir :

\Large{\(f(v_1)\\ . \\ . \\ . \\ f(v_n)\)={^{t}A}\(v_1\\ . \\ . \\ . \\ v_n\)}


Kaiser

Posté par
infophile
re : Endomorphisme entier 04-05-09 à 19:08

Ah là je suis d'accord

Merci Kaiser !

Posté par
kaiser Moderateur
re : Endomorphisme entier 04-05-09 à 19:11

Pour ma part, je t'en prie !



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