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Niveau LicenceMaths 2e/3e a
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Algèbre

Posté par
TJF
09-08-20 à 02:41

Salut, j'ai des difficultés à résoudre l'exercice suivant:

Soit E un espace complexe muni d'une forme hermitienne non dégénérée. Soit u un endomorphisme de E. Montrer que les assertions suivantes sont équivalentes:

i) il existe une base orthonormée dans laquelle la matrice de u est de la forme \begin{pmatrix} 0& c\\ b& 0 \end{pmatrix} et b\bar{c}=1.
ii) u est unitaire et possède deux valeurs propres distinctes \lambda_{1}, \lambda_{2}, tel que {\lambda_{1}}^2 = {\lambda_{2}}^2.

Pendant mon travail j'ai rencontré des soucis.
J'ai d'abord supposer que i) et montrer ii).
Pour ce faire, je veux démontrer que u est unitaire en utilisant la propriété de conservation du produit scalaire. Je pose B=(e_{1}, e_{2}) la base orthonormée dans laquelle la matrice de u est de la forme \begin{pmatrix} 0& c\\ b& 0 \end{pmatrix}, je prend deux éléments x= (x_{1}, x_{2}) et y = (y_{1}, y_{2}) de E et je calcule <u(x), u(y)>, je trouve |b|^2 \bar{x_{1}} y_{1} + |c|^2 \bar{x_{2}} y_{2}. Je me bute à ce niveau. Comment prouver que |b|=|c|=1 pour conclure?
Ensuite je calcule le polynôme caractéristique de u et je trouve comme valeurs propres \lambda_{1} = \sqrt {bc} et  \lambda_{2} = -\sqrt {bc}.
Voila ce que j'ai pu faire comme travail. Le reste est floue pour moi.

Merci d'avance.

Posté par
LeHibou
re : Algèbre 09-08-20 à 08:34

Bonjour,

Citation :
Comment prouver que |b|=|c|=1 pour conclure?


Applique la relation que tu as trouvée à des couples de vecteurs particuliers :
x = y = (1,0) et x = y = (0,1)

Posté par
Kernelpanic
re : Algèbre 09-08-20 à 10:41

Bonjour à tous,

juste une question de rigueur :

Citation :
\lambda_{1} = \sqrt {bc} et  \lambda_{2} = -\sqrt {bc}


La notation est inappropriée pour les complexes.

Posté par
TJF
re : Algèbre 09-08-20 à 11:10

Salut LeHibou, j'ai pensé à ca. Mais prendre des vecteurs particuliers, sera suffisant pour conclure?

Posté par
TJF
re : Algèbre 09-08-20 à 11:11

Bonjour Kernelpanic, devrais-je laisser le carrée sur les valeurs propres?

Posté par
TJF
re : Algèbre 09-08-20 à 11:13

Merci pour l'aide. C'est le sens retour qui me pose de réelles difficultés.

Posté par
Kernelpanic
re : Algèbre 09-08-20 à 11:27

Disons plutôt que comme X^2 - bc est le polynôme caractéristique de ta matrice et que tout complexe admet deux racines carrés (c'est pour ça qu'on emploie pas la notation, pour ne pas faire l'amalgame avec la racine carré dans R d'un nombre positif qui est unique permettant de définir une application), il existe z1 et z2 tels que leur carré soit égal à bc. Ainsi z1 et z2 sont tes valeurs propres. Pas besoin de garder le carré.

Sinon pour répondre à la question que tu poses à LeHibou, essaye de calculer le produit avec les vecteurs de coordonnées conseillées et utilise l'hypothèse sur {e1, e2}.

Posté par
Kernelpanic
re : Algèbre 09-08-20 à 11:29

Pour le sens retour, prend un vecteur z1 associé à la valeur propre lambda(1) et prend un second vecteur z2 associé à la valeur propre lambda(2) ; maintenant effectue le produit scalaire.

PS : dans mon précédent message, il faut imaginer un "e" à la fin de chaque "carré"...

Posté par
TJF
re : Algèbre 09-08-20 à 12:37

Kernelpanic @ 09-08-2020 à 11:29

Pour le sens retour, prend un vecteur z1 associé à la valeur propre lambda(1) et prend un second vecteur z2 associé à la valeur propre lambda(2) ; maintenant effectue le produit scalaire.

PS : dans mon précédent message, il faut imaginer un "e" à la fin de chaque "carré"...


En faisant cela, je trouve la relation \bar{\lambda_{1}}\lambda_{2} = 1. Comment faire pour déduire la forme de la matrice de u?

Posté par
carpediem
re : Algèbre 09-08-20 à 13:13

salut

TJF @ 09-08-2020 à 11:10

Salut LeHibou, j'ai pensé à ca. Mais prendre des vecteurs particuliers, sera suffisant pour conclure?
si c'est vrai pour tous les vecteurs alors c'est vrai pour des vecteurs particuliers !!!

donc tu peux prendre ceux qui t'arrangent !!!

Posté par
Kernelpanic
re : Algèbre 09-08-20 à 13:38

Bah regarde la première assertion, tu n'as pas l'impression d'avoir trouvé b et c ?
Après, expliciter une base pour obtenir la matrice voulue ne va pas être difficile... il faut juste vérifier qu'elle est orthonormale.



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