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Algèbre linéaire

Posté par
Gus1234
24-07-22 à 14:43

Bonjour à tous,
Voici l'énoncé sur lequel j'ai besoin d'aide :
Soit f endomorphisme de E, E de dimension finie.
Démontrer que :
1) Ker(f) = Ker(f^2) => Im(f) inter Kerf(f) = {0}
2) Im(f) inter Kerf(f) = {0} => E = Im(f) + Ker (f)
3) E = Im(f) + Ker (f) => Im(f) = Im(f^2)
4) Im(f) = Im(f^2) => Ker(f) = Ker(f^2)
5) Que peut-on conclure de ces 4 premières questions
6) En déduire que, si f est un projecteur, alors Im(f) et Ker(f) sont supplémentaires. La réciproque de cette proposition est-elle vraie ? Justifier.

J'ai réussi les 4 premières, quant à la 5e je pense que l'on peut dire que chaque implication devient une équivalence (je ne suis vraiment pas sûre) et pour la 6) j'ai dit que f = f^2 implique que Ker(f) = Ker(f^2) et avec les équivalences trouvées, on a le résultat.
Mon problème principal se trouve sur la dernière partie : je pense que la réciproque n'est pas toujours vraie mais je ne sais pas comment le prouver !!

Merci !

Posté par
Camélia Correcteur
re : Algèbre linéaire 24-07-22 à 14:59

Bonjour

5) Si on note P_1,P_2,...,P_5 les propositions des premières questions, tu as prouvé que

P_1\Rightarrow P_2\Rightarrow ... \Rightarrow P_5\Rightarrow P_1

ce qui montre bien que ces propositions sont équivalentes.

6) Regarde un endomorphisme de matrice
\begin{pmatrix} a & 0\\ 0 & 0\end{pmatrix}
avec a réel.

Posté par
Gus1234
re : Algèbre linéaire 24-07-22 à 15:17

Merci beaucoup !
Si j'ai bien compris un endomorphisme de telle matrice me sert de contre exemple : puisque A^2 ≠ A mais que Ker et Im sont supplémentaires ?
(Je trouve Im(A) = Vect((a,0)) et Ker(A)={0}, est-ce juste ?)

Posté par
Gus1234
re : Algèbre linéaire 24-07-22 à 15:19

PS : je ne vois pas comment je peux trouver l'endomorphisme à partir de la matrice puisque cette année j'ai seulement appris à écrire la matrice d'un endomorphisme !
Merci

Posté par
Camélia Correcteur
re : Algèbre linéaire 24-07-22 à 15:25

Oui, c'est l'idée, mais bien sur il faut discuter un peu sur la valeur de a.

Si tu es gêné(e) par la matrice, prends directement f(x,y)=(ax,0).

Posté par
Gus1234
re : Algèbre linéaire 24-07-22 à 15:28

Oui, j'en avais déduit que l'endomorphisme devait ressembler à ça ! Et donc là j'ai juste à dire que à doit être non nul et non égal à 1 ? Pour ne pas avoir f o f = f  ?  

Posté par
Camélia Correcteur
re : Algèbre linéaire 24-07-22 à 15:34

Exactement!
Tu dis que si a n'est ni nul ni égal à 1, f vérifie les propriétés de la première partie, mais n'est pas un projecteur.
Tu peux même donner directement un contrexemple en donnant une valeur à a.

Posté par
Gus1234
re : Algèbre linéaire 24-07-22 à 15:35

Merci bcp pour votre aide !!

Posté par
Gus1234
re : Algèbre linéaire 24-07-22 à 15:44

Finalement j'ai une dernière question haha !
Je crois qu'il y a un problème dans les dimensions : d'après le théorème du rang je trouve que
dim(E) = dim(Im(f))
Or, j'ai un seul vecteur au lieu de 2 pour Im(f) ! Ce qui pose le problème suivant : je ne peux pas dire qu'il y a supplémentarité,  si ?

Posté par
Camélia Correcteur
re : Algèbre linéaire 24-07-22 à 16:06

Je ne sais pas duquel des endos du parles. Mais le théorème du rang n'a jamais dit que dim(E)=dim(Imf). Ce n'est vrai que pour les surjections et en dimension finie les surjections sont des bijections.

Posté par
Gus1234
re : Algèbre linéaire 24-07-22 à 16:07

L'exemple : f(x,y) = (x,x+y) ne fonctionne-t'il pas mieux ?

Posté par
Gus1234
re : Algèbre linéaire 24-07-22 à 16:10

En fait je trouve que le Ker est réduit à 0 donc le théorème du rang pour l'endomorphisme f(x,y) = (ax,y) me donne bien dim(E) = dim (Im(f)) (puisque dim (Ker(f)) = 0) !! Ainsi je ne peux pas dire que Ker(f) et Im(f) sont supplémentaires dans E puisque je suis dans R^2 (dim=2) et que Im est de dim 1 ! Enfin je crois

Posté par
Camélia Correcteur
re : Algèbre linéaire 24-07-22 à 16:14

Il s'agit de f(x,y)=(ax,{\red 0})

Posté par
Gus1234
re : Algèbre linéaire 24-07-22 à 16:16

Oui ! Pardon c'est ce que je voulais écrire ! J'ai fait le raisonnement avec f(x,y) = (ax,0) !!

Posté par
Camélia Correcteur
re : Algèbre linéaire 24-07-22 à 16:24

Mais alors pas de problème! Avec a\neq 0,

Ker(f)=\{(0,y)\} et Im(f)=\{u,0\}

qui sont tous deux de dimension 1 et évidemment supplémentaires!

Posté par
Gus1234
re : Algèbre linéaire 24-07-22 à 16:26

Aaaah d'accord ! Mon erreur vient du Ker(f) où j'ai complètement zappé le y !! Merci !

Posté par
Camélia Correcteur
re : Algèbre linéaire 24-07-22 à 16:31

Reprends tout tranquillement, c'est un très bon exercice de mise en train.



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