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Niveau Maths sup
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trouver la matrice (base canonique) d'un endomorphisme

Posté par
singular
03-05-09 à 02:43

Bonjour je rencontre quelques difficultés à répondre à la deuxième partie d'une question d'un exercice d'algèbre, j'espère que vous pourrez m'aidez. Je vous mets ci-dessous l'énoncé et vous dit ce que j'ai déjà fait.

Pour tout entier n \ge 1, on note \mathbb{R}_n[X] l'espace vectoriel des polynômes de degré inférieur ou égal à n et, à tout polynôme de \mathbb{R}_n[X], on associe le polynôme T_n(P)(X)=(nX+1)P(X)+(1-X^2)P^'(X).
On note id_n l'application identité de \mathbb{R}_n[X] et I_n l'élément unité de M_n(\mathbb{R}).

A.Etude du cas n=3

1)Montrer que, pour tout n \ge 1, l'application P \longrightarrow T_3(P) est un endomorphisme de \mathbb{R}_3[X] dont la matrice dans la base canonique (1,X,X^2,X^3) est A.
J'ai déjà montré que P \longrightarrow T_3(P) était un endomorphisme en  montrant successivement la linéarité de cette application et pour ce qui est de montrer que c'est un ''endo''morphisme je pose P(X)=a(X^3) car d'après l'énoncé on déduit que P \in R_3[X] donc je développe l'expression :T_3(P)(X) et j'obtiens :
T_3(P)(X)=aX^3 + 3aX^2\in\mathbb{R}_3[X]

Par contre c'est pour la deuxième partie de la question que cela me pose problème :
pour dire que A est la matrice dans la base canonique (1, X, X^2, X^3) de cet endomorphisme.

J'ai donc calculé successivement (espérant obtenir les coordonnées des vecteurs colonnes de A) :

T_3(P)(1)=(n+1)P(1)

T_3(P)(X)=(nX+1)P(X)+(1-X^2)P^'(X)

T_3(P)(X^2)=(nX^2+1)P(X^2)+(1-X^4)P^'(X^2)

T_3(P)(X^3)=(nX^3+1)P(X^3)+(1-X^6)P^'(X^3)

Mais apparemment ce n'est pas très concluant et cela ne permet pas de répondre à la question posée.

Posté par
ipie11
re : trouver la matrice (base canonique) d'un endomorphisme 03-05-09 à 07:14

bonjour
remarque:  P \in {\mathbb {R}}_3[X]
donc il existe a, b, c et d avec a≠0 tels que pour tout X réel, P(X)=aX^3+bX^2+cX+d

On montre que T3 est un endomorphisme en  montrant que pour tout P, P1 et P2 de {\mathbb {R}}_3[X] et pour tout &lambda réel, on a:
T3( λ P)= λ×T3(P) et T3(P1+P2)=T3(P1)+T3(P2)

T3( λ P)(X)=(3X+1)(λP)(X)+(1-X²)(λP)'(X)
Or la fonction (λP) est définie par (λP)(X)=λ ×P(X)
et sa dérivée est (λP)'=λ P'
donc T3( λ P)(X)=λ(3X+1)(P)(X)+λ(1-X²)(P)'(X)=λ[(3X+1)(P)(X)+(1-X²)(P)'(X)]=λ×T3(P)(X)
je te laisse prouver l'autre formule


on pose P0(X)=1, P1(X)=X, P2(X)=X² et P3(X)=X3
et on cherche leurs images par l'endomorphisme pour obtenir sa matrice
T3(P0)(X)=(3X+1)×1+(1-X²)×0=3X+1=(3P1+P0)(X)
T3(P1)(X)=(3X+1)×X+(1-X²)×1= ...



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