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Niveau Maths sup
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Applications linéaires

Posté par greece (invité) 10-03-07 à 15:04

Bijour bijour! Voili voilou j'ai un  petit problème d'algèbre... si quelqu'un pouvait m'aider à le résoudre...

On a f(1,0,0)=(1,1,m)
     f(0,1,0)=(0,1,1)
     f(0,0,1)=(1,2,1)

Déterminer suivant m le noyau Ker(f). Dans le cas où f n(est pas un automorphisme de R^3, donner les équations et une base de Kerf.


J'ai dit que Kerf=( uR^3 tel que f(u)=(0,0,0)) donc (x,y,z) R^3 tel que f(x,y,z)=(0,0,0))

Or f(x,y,z)=(x+y,x+y+2z,mx+y+z), donc:

(1) x      + z  = 0
(2) x  + y + 2z = 0
(3) mx + y + z  = 0

x + y + 2z = 0 (2)
x     +  z = 0 (1)
mx         = 0 (3)-(2)+(1)

F n'est pas un automorphisme de R^3 dans le cas où m=0 donc les équations de Kerf sont:

x + y + 2z = 0 (2)
x     +  z = 0 (1)

On choisit 3-2=1 inconnue arbitraire d'après le théorème de Rouché-Fontenay, j'ai pris x=a.

Alors on trouve z=-x=-a et y=-2z-x=a d'où :

(x,y,z) Kerf alors (x,y,z)=(a,a,-a)=a(1,1,-1)

Kerf=vectR(1,1,-1)

Si m est différent de 0 j'ai trouvé que x=0, alors y=0 et Z=0 soit Kerf=vectR(0,0,0).

Il me reste à trouver une base de Kerf dans le cas où f n'est pas un automorphisme et c'est là que je bloque...

Mici d'avance pour l'aide ^^

Posté par
raymond Correcteur
Applications linéaires 10-03-07 à 16:03

Bonjour.

Je trouve le même résultat.

¤ Si m non nul, f est un automorphisme.
¤ Si m = 0, Ker(f) = {(x , x , -x), x € R}.
Tu vois que : pour tout X dans Ker(f), X = x.( 1 , 1 , -1).
Cela signifie que u = (1 , 1 , -1) engendre Ker(f). u étant non nul, la famille (u) est libre.
Donc (u) est une base de Ker(f).

A plus RR.

Posté par greece (invité)re : Applications linéaires 10-03-07 à 16:15

Merci beaucoup!

J'ai encore une petite question, si on demande trouver Imf,, c'est donner les équations de Imf?

Posté par
raymond Correcteur
re : Applications linéaires 10-03-07 à 16:40

Oui, on peut donner l'équation, ou une base. Tu auras les cas suivants.

1°) m 0.
f est un automorphisme, donc, Im(f) = \mathbb{R}^3

2°) m = 0.
Comme dim(Ker(f)) = 1, alors, dim(Im(f)) = 2. Ceci prouve que Im(f) sera un plan vectoriel de \mathbb{R}^3 donc, aura une équation du type : uX + vY + wZ = 0.
Pour trouver cette équation, résous l'équation f(u) = v, u(x,y,z) et v(X,Y,Z). En éliminant x,y,z, tu trouveras l'équation.

A plus RR.

Posté par greece (invité)re : Applications linéaires 10-03-07 à 17:05

Dans le cas où m=0 j'ai trouvé que Z - Y + X = 0 .

Il y a 2 inconnues arbitraires, j'ai pris Z=a et Y=e

(X,Y,Z) appartient à Imf alors il existe a et e tels que (X,Y,Z)=(e-a,e,a)= e(1,1,0) + a(-1,0,1) = eu1 + au2

La famille (u1,u2) est une base de Imf.

C'est bien ça?

Puis après il faut encore montrer que E = Imf  + (dans un rond) Kerf
Il faut donc que je montre Imf + Kerf =E et que ImfKerf = (OE)

Mais à vrai dire là j'ai même pas eu d'exemples en cours alors je vois vraiment pas comment faire...

Posté par
raymond Correcteur
re : Applications linéaires 10-03-07 à 17:44

Je trouve la même chose : X - Y + Z = 0.

Un dernier détail : vérifie que (1,1,0) et (-1,0,1) forment une famille libre. Tu résous :
a.(1,1,0) + b.(-1,0,1) = (0,0,0). Cela doit te donner a = b = 0.

Pour la suite, je te propose deux méthodes.

1°) X € Ker(f) <=> X = (x,x,-x). Reportons dans l'équation de Im(f) : x - x - x = 0. Donc : x = 0 et par suite,
X = O. Cela signifie bien que Fer(f)\capIm(f) = {O}.
Or, tu sais que dim(E + F) = dim(E) + dim(F) - dim(E\capF). Ici, cela te donne bien :
dim(Ker(f) + Im(f)) = 3. D'où :
Ker(f))\bigoplusIm(f) = \mathbb{R}^3

2°) On étudie le rang de la famille ((1,1,0),(-1,0,1),(1,1,-1)). On trouve 3. Donc, c'est une base de \mathbb{R}^3
Ceci prouve que pour tout X dans \mathbb{R}^3,
X = a.(1,1,0) + b.(-1,0,1) + c.(1,1,-1) = XIm(f) + XKer(f), d'une manière unique.

Donc : Ker(f))\bigoplusIm(f) = \mathbb{R}^3

plus RR.

Posté par greece (invité)re : Applications linéaires 10-03-07 à 17:55

Merci beaucoup beaucoup beaucoup pour tout, j'ai tout capish :p!

Posté par
raymond Correcteur
re : Applications linéaires 10-03-07 à 18:04

Merci à toi. Bon week end.

A plus RR.

Posté par greece (invité)re : Applications linéaires 10-03-07 à 20:17

Re... En fait j'ai un tt pitit dernier problème

Il s'agit de déterminer les vecteurs u et v tels que w= u + v avec u appartient à Imf et v appartient à Kerf et w=(x,y,z)

Comme u appartient à Imf  alors u = (a,b,c) tel que a-b+c=0
Comme v appartient à Kerf alors v = (a',b',c') tel que a'+b'-c'=0

Euh ça c'est parceque lorsque f n'est pas un automorphisme, alors Ker(f) = {(x , x , -x), x € R} et l'équation de Imf est X - Y + Z = 0.

Ensuite il faut résoudre (x,y,z)=(a,b,c)+(a',b',c')?

Mais alors je trouve

a+a'=x
b+b'=y
c+c'=z

Enfin je sais pas trop comment avancer...

Mici beaucoup d'avance...

Posté par
raymond Correcteur
re : Applications linéaires 10-03-07 à 23:18

Bonsoir.

J'utilise les bases :
(x,y,z) = a(1,1,0) + b(-1,0,1) + c(1,1,-1). (I)
On obtient le système :
a - b + c = x
a + c = y
b - c = z

Facile à résoudre :
a = x + z
b = -x + y
c = -x + y - z

On reporte dans (I), puis l'on rassemble les deux premiers vecteurs pour former la composante dans Im(f).

(x,y,z) = (2x-y+z , x+z , -x+y) + (-x+y-z).(1 , 1 , -1)

A plus RR.

Posté par greece (invité)re : Applications linéaires 11-03-07 à 09:02

Bijour bijour!

je suis d'accord jusque là mais alors u=(2x-y+z , x+z , -x+y) et v=(-x+y-z , -x+y-z , x-y+z) ?

Merci encore beaucoup ^^

Posté par
raymond Correcteur
re : Applications linéaires 11-03-07 à 09:39

Bonjour.

Voilà, u et v sont donc les composantes de X sur Im(f) et Ker(f).
J'ai d'ailleurs contrôlé que les coordonnées de u vérifiaient bien l'équation de Im(f) : x - y + z = 0.

Je viens de trouver une méthode plus rapide.

Soit X = (x,y,z) quelconque dans E.
Par la somme directe, il s'écrit de manière unique x = u + v, u € Im(f) et v € Ker(f). Or, v = (a,a,-a), donc :
u = (x,y,z) - (a,a,-a) = (x-a,y-a,z+a).
Mais u € Im(f) signifie qu'il obéit à l'équation x - y + z = 0. Cela donne :
(x-a) - (y-a) + (z+a) = 0.
On en déduit que a = -x + y - z.
En reportant cette valeur de a dans u et dans v, on retrouve la décomposition.

A plus RR.



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