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Qu'est ce que l'application Identité dans R[[X]] ?

Posté par
NiRaDo
09-04-08 à 17:49

Bonjour à tous. Une question me trotte dans la tête.

On me définit l'ensemble suivant :

\mathbb{R}[[X]]=\left\{ \sum_{i=0}^{\infty}a_{i}X^{i},\: a_{i}\in\mathbb{R}\right\}
 \\

Et on me donne les lois suivantes :
\sum_{i=0}^{\infty}a_{i}X^{i}+\sum_{i=0}^{\infty}b_{i}X^{i}:=\sum_{i=0}^{\infty}(a_{i}+b_{i})X^{i}

Il est donc évident que \mathbb{(R}[[X]],+,\:\cdot) est un \mathbb{R}-espace vectoriel.

Maintenant, on me donne une application I:\mathbb{R}[[X]]\rightarrow\mathbb{R}[[X]]\\
 \\ P=\sum_{i=0}^{\infty}a_{i}X^{i}\mapsto\sum_{i=0}^{\infty}\frac{a_{i}}{1+i}X^{i+1}

Il est assez rapide de démontrer que cette application est linéaire, injective mais pas bijective.

Mais je coince sur une chose. Comment démontrer que \exists D:\mathbb{R}[[X]]\rightarrow\mathbb{R}[[X]]\\
 \\ D\circ I\mapsto Id_{\mathbb{R}[[X]]} ?

Je me heurte à un problème de représentation de l'application identité dans \mathbb{R}[[X]]. En effet je sais que l'application identité est une application qui renvoie la variable passée en paramètre... mais comment se représenter cette application identité dans cet espace-vectoriel particulier ?

Merci d'avance pour vos réponses.

Posté par
romu
re : Qu'est ce que l'application Identité dans R[[X]] ? 09-04-08 à 17:57

salut,

c'est l'application P\rightarrow P

Posté par
NiRaDo
re : Qu'est ce que l'application Identité dans R[[X]] ? 09-04-08 à 18:10

En fait il faut déterminer D.

D'accord si c'est ça l'identité. Mais je ne vois pas vraiment comment déterminer D avec ça...

Quelqu'un aurait une piste ?

Posté par
romu
re : Qu'est ce que l'application Identité dans R[[X]] ? 09-04-08 à 18:15

je pense que les lettres ne sont pas choisies au hasard: I comme intégrer, D comme dériver.

Posté par
moiramses2
re : Qu'est ce que l'application Identité dans R[[X]] ? 09-04-08 à 18:51

Si je comprends bien, l'application D o I rend la série P d'origine.

Ceci me suggère que D devrait comporter un facteur 1/X et un facteur (1+i).

Ce qui donnderait D = I*(1+i)/X.

Serait-ce la bonne réponse ?

Posté par
romu
re : Qu'est ce que l'application Identité dans R[[X]] ? 09-04-08 à 18:57

euh, non je crois pas.

Regarde plutôt comment tu dériverais: X^n,

ensuite comment tu dériverais une série P,

puis tu auras trouvé une expression candidate pour P, reste à vérifier qu'elle a bien un sens et qu'elle correspond bien à l'application D cherchée.

Posté par
moiramses2
re : Qu'est ce que l'application Identité dans R[[X]] ? 09-04-08 à 20:15

Effectivement, si je dérive le résultat de I, je retrouve la série P d'origine.

En fait,j'ai toujours des problèmes avec la notion de fonctions du type f o g. Je ne voyais pas D o I comme une fonction de I.

Posté par
Pece
re : Qu'est ce que l'application Identité dans R[[X]] ? 09-04-08 à 21:56

Dans le cas général :
Si \rm f: E\longright F est injective, la restriction \rm \phi : E\longright f(E) est bijective. Il existe donc \rm \psi la bijection reciproque de \rm \phi et alors :
\psi o \phi = id_E et comme pour tout \rm x\in E,\ \phi(x)=f(x), on a \psi o f =id_E (CQFD)


On peut finalement dire (l'autre implication étant triviale) :
\rm f injective sur un ensemble \rm E \Longleftright \exists g,\ gof=id_E

Posté par
NiRaDo
Merci 12-04-08 à 22:51

Merci beaucoup pour votre aide !

Posté par
Ksilver
re : Qu'est ce que l'application Identité dans R[[X]] ? 12-04-08 à 23:21

Salut !

je suis pas entièrement d'accord avec ton argument Pece, c'est un peu du pinaillage, mais tu prouve uniquement qu'il existe une application D de I(E) dans E qui vérifie les hypothèse précedentes, alors qu'on veut une application de E dans E (E=R[[X]] )

Personellement, je me contenterai de vérifier que la dérivation formelle, c'est à dire l'application qui a somme des an x^n associe la somme des (n+1).a(n+1).x^(n) convient. (en calculant formellement D(I(somme des an.x^n)) )

Posté par
Pece
re : Qu'est ce que l'application Identité dans R[[X]] ? 13-04-08 à 19:09

Je m'excuse mais sa notation est de toute façon à revoir.

Je suppose que l'énoncé disait plutôt :
"Montrer qu'il existe D : {\bb R}[[X]]\longright {\bb R}[[X]] telle que DoI=Id_{{\bb R}[[X]]}."

Ainsi si l'on veut absolument que {\bb R}[[X]] soit l'ensemble de départ, on définit D comme l'application de {\bb R}[[X]] dans {\bb R}[[X]] définie par ma démonstration sur f({\bb R}[[X]]) et par exemple nulle (qu'importe) sur {\bb R}[[X]]\f({\bb R}[[X]]).

De toute façon, l'ensemble de définition de D est "caché" dans la compostion :
{\bb R}[[X]] \overb{\longright}^{I} f({\bb R}[[X]]) \overb{\longright}^{D} {\bb R}[[X]]
Mais dans la définition de DoI (qui ici importe seule), on ne voit que l'ensemble de tout départ et l'ensemble de l'arrivée !


PS : dsl pour les accolades au-dessus des flèches, mais \overset ne marche pas !



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