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Application linéaire

Posté par
barka54
02-05-22 à 15:13

Bonjour,
J'ai besoin d'un coup de main pour cet exercice:

Citation :

Soit f : E→E une application linéaire vérifiant fof=-IdE .
Montrer que si u appartient à E et u≠0E, alors la famille {u, f(u)} est libre.


J'ai supposé que u appartient à E et u≠0E, je dois donc montrer que la famille {u, f(u)} est libre.
Ainsi, je dois montrer que pour tout a,b ; l'écriture a.u+b.f(u)=0 implique a=b=0.

u appartient à E : f(f(u))=-u <=> u+f(f(u))=0... Je ne vois vraiment pas comment proceder.
En calculant quand même le déterminant de la matrice obtenue des expressions de f(u) et f(f(u)) dans la base (u, f(u)), je trouve un résultat non nul.
f(u)=0.u + 1.f(u)
(f(f(u))=-1.u + 0.f(u)

Posté par
GBZM
re : Application linéaire 02-05-22 à 15:23

Bonjour,

N'aurais-tu pas oublié de nous dire que le corps de base est \mathbb R ?
Si tu travailles sur \mathbb C, ça ne va plus !

Moi, je partirais de au+bf(u)=0, et j'appliquerais f.

Posté par
verdurin
re : Application linéaire 02-05-22 à 15:29

Bonjour,
comme fof=-Id on a ker(f)={0} :
f(v)=0 v=0.

Donc au+bf(u)=0 est équivalent à f[au+bf(u)]=0.

Et je te laisse continuer.

Posté par
barka54
re : Application linéaire 02-05-22 à 15:41

Le corps de base n'est vraiment pas précisé. Je suppose qu'il s'agit de R.
En appliquant f, j'ai a.f(u)+b.f(f(u))=0 , puisque f es linéaire. Ainsi en remplaçant f(f(u)) par -u , on a -b.u + a.f(u)=0 , en identifiant les coefficients de u et f(u) , on a:
a=-b ; b=a soit a=b=0 ... Puis-je procéder ainsi?

Posté par
GBZM
re : Application linéaire 02-05-22 à 15:48

Non, tu ne peux pas : en faisant ainsi, tu supposes que u et f(u) sont linéairement indépendants, ce que tu cherches à démontrer.

La preuve que ça ne marche pas : tu n'utilises pas ici que le corps de base est \mathbb R, alors que c'est indispensable. En effet, que se passe-t-il si on travaille sur \mathbb C et que f est l'homothétie de rapport i ?

Posté par
barka54
re : Application linéaire 02-05-22 à 16:13

Dans ce cas, f(u)=i.u (?)

Posté par
verdurin
re : Application linéaire 02-05-22 à 17:59

C'est une possibilité.

Tu es arrivé à :
\begin{cases}a\mathbf{u}+bf(\mathbf{u})&=\mathbf{0}\\-b\mathbf {u}+af(\mathbf{u})&=\mathbf{0}\end{cases}

À quelle condition ce système a t-il une solution non nulle ?

Posté par
GBZM
re : Application linéaire 02-05-22 à 21:17

Oui, si f(u)=iu on a bien f(f(u))=-u et pourtant u et f(u) sont colinéaires : le résultat est faux sur \C. Il faut donc utiliser quelque chose d'un peu spécifique pour \R.

Plutôt que de me poser la question de verdurin, je tenterais une combinaison linéaire de a\,u+b\,f(u))=0 et -b\,u+a\,f(u)=0 qui entraîne, en utilisant l'hypothèse u\neq 0, que a=b=0.

Posté par
verdurin
re : Application linéaire 02-05-22 à 21:46

Salut GBZM.
Il y a d'autres corps que \R ou \C.

Et ta suggestion revient exactement à répondre à ma question.

Posté par
barka54
re : Application linéaire 02-05-22 à 22:34

verdurin @ 02-05-2022 à 17:59

C'est une possibilité.

Tu es arrivé à :
\begin{cases}a\mathbf{u}+bf(\mathbf{u})&=\mathbf{0}\\-b\mathbf {u}+af(\mathbf{u})&=\mathbf{0}\end{cases}

À quelle condition ce système a t-il une solution non nulle ?

Lorsque a=b=0.

Posté par
barka54
re : Application linéaire 02-05-22 à 22:35

GBZM @ 02-05-2022 à 21:17

Oui, si f(u)=iu on a bien f(f(u))=-u et pourtant u et f(u) sont colinéaires : le résultat est faux sur \C. Il faut donc utiliser quelque chose d'un peu spécifique pour \R.

Plutôt que de me poser la question de verdurin, je tenterais une combinaison linéaire de a\,u+b\,f(u))=0 et -b\,u+a\,f(u)=0 qui entraîne, en utilisant l'hypothèse u\neq 0, que a=b=0.

Okay d'accord je vois...

Posté par
GBZM
re : Application linéaire 02-05-22 à 23:13

verdurin @ 02-05-2022 à 21:46


Il y a d'autres corps que \R ou \C.

Certes, mais ici on doit utiliser le fait que -1 n'est pas un carré.
Citation :
Et ta suggestion revient exactement à répondre à ma question.

Pas d'accord.
barka54 @ 02-05-2022 à 22:34


Lorsque a=b=0.

Tu ne donnes aucun argument. Pour moi ta réponse n'est pas valable , et je pense qu'elle ne le sera pas non plus pour ton prof.

Posté par
verdurin
re : Application linéaire 02-05-22 à 23:31

Le système a des solutions non nulles si son déterminant est nul c'est à dire si a^2+b^2=0.

C'est exactement le résultat que l'on retrouve en faisant des combinaisons linéaires judicieuses.

Posté par
barka54
re : Application linéaire 02-05-22 à 23:36

verdurin @ 02-05-2022 à 23:31

Le système a des solutions non nulles si son déterminant est nul c'est à dire si a^2+b^2=0.

C'est exactement le résultat que l'on retrouve en faisant des combinaisons linéaires judicieuses.

C'est justement à quoi je pensais, sauf que j'ai dû déduire que a²+b²=0 , implique que dans le cas des nombres réels a et b sont tous deux nuls.

Posté par
GBZM
re : Application linéaire 03-05-22 à 10:35

Il ne suffit pas de penser, il faut l'écrire ! Un argument que l'on n'énonce pas n'est pas un argument.
Quant au système, quelles en sont les deux inconnues ???

Reprenons le tout pour laisser une version propre.
f est un endomorphisme d'un \R-espace vectoriel E vérifiant f^2=-\mathrm{Id}_E. Soit u\in E non nul.
Soient a,b réels tels que a\,u+b\,f(u)=0. En appliquant f, on en déduit a\,f(u)-b\,u=0. En ajoutant a fois la première équation et -b fois la deuxième, on obtient (a^2+b^2)\,u=0 et donc a^2+b^2=0 puisque u est non nul. Comme a et b sont réels, ceci entraîne a=b=0.
On a démontré que u et f(u) ne sont pas colinéaires.

Posté par
barka54
re : Application linéaire 03-05-22 à 12:27

Ok d'accord.
Merci beaucoup à vous .



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