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Niveau Licence Maths 1e ann
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Base canonique matrice

Posté par
maxlille159
11-05-14 à 15:50

Bonjour, je suis actuellement en train de faire un exercice mais je ne comprend pas comment faire une question :

Soit :
f(X) = AX - XB
A = \begin{pmatrix} 1 & 1 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}
B = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 1 & 1 \end{pmatrix}

Question : Déterminer la matrice de f dans la base canonique de M2(R).

Comment faire cette question ?

Merci d'avance

Posté par
lafol Moderateur
re : Base canonique matrice 11-05-14 à 15:59

Bonjour
comme d'habitude ... calculer les images des vecteurs de la base canonique et aligner leurs coordonnées dans la base canonique pour former les colonnes de la matrice (première colonne = coordonnées de l'image du premier vecteur etc)

Posté par
Marcelmatheux
salut 11-05-14 à 16:00

Quelle est la base canonique de M2(R) ? Pour chaque vecteur de la base canonique (il y en a 4....), calcule leur image par l'application f. Puis "exprime chaque image dans la base canonique", c'est-à-dire que tu écris chaque image comme combinaison linéaire des vecteurs de la base canonique, puis tu as directement la matrice, en lisant les coefficients. PS : revoie la définition de la matrice d'une application linéaire. Ici tu appliques cette définition avec une seule base, la base canonique.

Posté par
Camélia Correcteur
re : Base canonique matrice 11-05-14 à 16:01

Bonjour

C'est quand même un peu plus compliqué, vu que c'est un endomorphisme d'un espace de dimension 4. Donc la première chose à dire c'est comment a été numérotée la base canonique de M_2(\R)

Posté par
maxlille159
re : Base canonique matrice 11-05-14 à 16:55

Donc si j'ai bien compris, nous avons 4 vecteurs unitaire qui sont :

 e_1 = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}

 e_2 = \begin{pmatrix} 0 & 1 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}

 e_3 = \begin{pmatrix} 0 & 0 \\ 1 & 0 \end{pmatrix}

 e_4 = \begin{pmatrix} 0 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}

Ensuite je cherche les images qui sont :

 f(e_1) = \begin{pmatrix} 0 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}
 f(e_2) = \begin{pmatrix} -1 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}
 f(e_3) = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}
 f(e_4) = \begin{pmatrix} 0 & 1 \\ -1 & 0 \end{pmatrix}

Et ensuite que dois-je faire avec la première colonne ?

Posté par
Camélia Correcteur
re : Base canonique matrice 11-05-14 à 17:01

Tu utilises le fait que

\begin{pmatrix} a & b\\ c & d\end{pmatrix}=ae_1+be_2+ce_3+de_4

Posté par
mathsss
re 11-05-14 à 17:15

salut .

est-ce que le résultat est une matrice 4*4 ?

Posté par
maxlille159
re : Base canonique matrice 11-05-14 à 17:21

Je trouve :

 a = -b+c
 b = d
 c = -d
 d = 0

Donc :

\begin{pmatrix} a & c \\ c & d \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 0 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}

Est-ce juste ?

Posté par
Camélia Correcteur
re : Base canonique matrice 11-05-14 à 17:22

Mais de quoi tu parles?

On te demande une matrice 4\times 4

Posté par
maxlille159
re : Base canonique matrice 11-05-14 à 17:24

D'accord donc je n'ai pas compris ce que je dois faire -_-

Posté par
Camélia Correcteur
re : Base canonique matrice 11-05-14 à 17:26

En admettant tes calculs que je n'ai pas vérifiés.

f(e_1)=0

f(e_2)=-e_1

f(e_3)=e_1

f(e_4)=e_2-e_3

Alors? la matrice?

Posté par
mathsss
re 11-05-14 à 17:37

non mais si on a :

f(e1)=0e1+0e2+0e3+0e4

f(e2)=-1e1+0e2+0e3+0e4

f(e3)=1e1+0e2+0e3+0e4

f(e4)=0e1+1e2-1e3+0e4  

et donc f(e1), f(e2) etc.. sont les colonnes de notre matrice . en tout cas c'est comme ça que l'on fait en cour pour avoir la matrice d'un application linéaire dans la base canonique ( ou autre )

Posté par
maxlille159
re : Base canonique matrice 11-05-14 à 17:39

Est-il possible d'avoir un peu plus d'explications s'il vous plaît ?

Posté par
maxlille159
re : Base canonique matrice 11-05-14 à 17:39

Ah oui d'accord

Posté par
mathsss
re 11-05-14 à 17:43

a oui je crois avoir compris mon erreur . en faite il faut faire : f(e1)+f(e2)+f(e3)+f(e4) pour avoir la matrice non ?

Posté par
maxlille159
re : Base canonique matrice 11-05-14 à 17:45

Désoler pour le triple post, je n'avais pas actualisé la page..

Donc si j'ai bien compris on écrit une matrice 4x4 qui aurait pour colonnes :

\begin{pmatrix} f(e_1) & f(e_2) & f(e_3) & f(e_4) \end{pmatrix}

Posté par
Camélia Correcteur
re : Base canonique matrice 11-05-14 à 17:48

Exactement!

Posté par
mathsss
re 11-05-14 à 17:50

non je pense pas que sa soit ça car ici on travaille dans M2() .

je pense qu'il faut additionner chaque résultat obtenue . c-à-d: f(e1)+f(e2)+f(e3)+f(e4) .

Posté par
maxlille159
re : Base canonique matrice 11-05-14 à 17:52

Donc si ma réponse est juste :S :

 \begin{pmatrix} 0 & -1 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \end{pmatrix}

Posté par
mathsss
re 11-05-14 à 17:54

nos message ce sont croisé .

je pensais que ton message de 17h22 s'adressait à moi .

Posté par
mathsss
re 11-05-14 à 17:55

3ieme ligne 4 colonne c'est -1 .

Posté par
maxlille159
re : Base canonique matrice 11-05-14 à 17:56

Oui exacte -1 erreur de frappe

Posté par
maxlille159
re : Base canonique matrice 11-05-14 à 18:00

Donc si je résume :

 \begin{pmatrix} 0 & -1 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 0 & 0 & -1 \\ 0 & 0 & 0 & 0\end{pmatrix}

est la matrice de f dans la base M2(R) ?

Posté par
mathsss
re 11-05-14 à 18:02

la matrice de f dans la base M2() c'est la matrice que tu as écrit dans ton dernier post .

Posté par
maxlille159
re : Base canonique matrice 11-05-14 à 18:06

Yes merci!

Posté par
mathsss
re 11-05-14 à 18:07

de rien .

Posté par
maxlille159
re : Base canonique matrice 11-05-14 à 18:13

J'ai une dernière question. J'ai un autre exercice où je dois déterminer une base de \ker f et une base de Im f. Comment faire ?

Posté par
mathsss
re 11-05-14 à 18:19

je pense qu'il faut que tu détermine ker(f) .
tu sais ce que c'est ?

Posté par
maxlille159
re : Base canonique matrice 11-05-14 à 18:28

Je sais plus ou moins que cela correspond au noyau de notre espace vectoriel, mais comment le calculer ?

Posté par
mathsss
re 11-05-14 à 18:30

le noyau c'est : { X / f(X)=0 }

donc il faut chercher tout c'est X tel que f(X)=0 . donc on aura un système à résoudre . tu pense pouvoir réussir.

Posté par
Camélia Correcteur
re : Base canonique matrice 11-05-14 à 18:30

Un espace vectoriel n'a pas de noyau. Une application linéaire, oui. Si tu regardais dans ton cours?

Posté par
mathsss
re 11-05-14 à 18:31

mais là je sais pas trop si il faut utiliser la formule de départ avec AX-XB ou si il faut utiliser la matrice 4*4.

Posté par
mathsss
re 11-05-14 à 18:35

Camelia : pour le noyau est ce que il faut faire : AX-XB=0 et résoudre avec X=(x,y,z) ou est-ce qu'il faut faire : avec M la matrice 4*4 : MX=0 est résoudre avec X=(,,,) ?

Posté par
maxlille159
re : Base canonique matrice 11-05-14 à 18:39

En fait la question avec ker f vient d'un autre exercice :

f(x,y,z) = (x, y+z, x+y+z)

Posté par
mathsss
re 11-05-14 à 19:57

fallait le dire .

je pense qu'il faut faire :

f(x,y,z)=0 => (x,y+z,x+y+z)=0 . et tu résous .

Posté par
maxlille159
re : Base canonique matrice 11-05-14 à 20:45

Y a t'il une façon en algèbre linéaire pour résoudre cette équation puisque qu'un système ne peut me donner que x=0 et y=-z ?

Posté par
maxlille159
re : Base canonique matrice 11-05-14 à 20:55

Escusez-moi pour cette question ^^ Je vais faire ça en système matriciel

Posté par
maxlille159
re : Base canonique matrice 11-05-14 à 21:10

Le déterminant de ma matrice est égal à 0. Que vaut donc ker f ?

Posté par
lafol Moderateur
re : Base canonique matrice 11-05-14 à 23:00

Ker f n'est donc pas réduit au vecteur nul...
il faudra que tu te décides à résoudre ce système, pour en savoir plus



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