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Dimension du noyau

Posté par
redglove42
21-09-21 à 10:45

Bonjour à la communauté,

Soit A une matrice de taille nxp. Soit (u1,u2,u3,u4) des vecteurs linéairements indépendants de R^p tels que Auj = b.

Est-ce que cela implique que dim(Ker(A))p ?

Je n'arrive pas à le démontrer.


Merci d'avance,

Cordialement

Posté par
LeHibou
re : Dimension du noyau 21-09-21 à 11:03

Bonjour,

Une piste :

Avec la condition donnée tu peux majorer dim(Im(A)) et avec le théorème du Rang minorer dim(Ker(A)).

Posté par
redglove42
re : Dimension du noyau 21-09-21 à 11:21

On a alors que u1-u2, u1-u3, u1-u4, u2-u3, u2-u4, u3-u4 sont dans le noyau.

Mais je ne vois pas comment conclure par rapport à dim(Im(A)). Intuitivement, on dirait que ces vecteurs sont redondants.


Merci pour l'aide

Posté par
GBZM
re : Dimension du noyau 21-09-21 à 11:30

Bonjour,

Oui, c'est très redondant. Par exemple, u_2-u_3 = (u_1-u_3)-(u_1-u_2). Ne peux-tu pas extraire une famille libre contenue dans le noyau ?

Posté par
redglove42
re : Dimension du noyau 21-09-21 à 11:34

Ok, donc il faut montrer que Vect(w1,...,w6) = Vect(u1,...,u4) ?

Posté par
redglove42
re : Dimension du noyau 21-09-21 à 11:34

w1,...,w6 les vecteurs de différence.

Posté par
redglove42
re : Dimension du noyau 21-09-21 à 12:04

Comment sait-on qu'il y a 4 vecteurs libres dans cette famille de 6 vecteurs ?

Posté par
bernardo314
re : Dimension du noyau 21-09-21 à 13:17

Bonjour,

si la minoration est bien avec  p  ( ce qui m'étonne un peu)  la conclusion est un noyau de dimension supérieure à  p  or l'espace de départ est de dimension p ....

Posté par
redglove42
re : Dimension du noyau 21-09-21 à 13:20

Excusez-moi la minoration est avec 4

Posté par
bernardo314
re : Dimension du noyau 21-09-21 à 13:28

ok, déjà pour se donner une idée  si  b  = 0  alors la conclusion est vraie....

maintenant dans le cas général tu choisis  4 des vecteurs dans les 6 que tu as écrit et tu montres qu'ils forment un système libre ... en revenant à la définition par exemple.

Posté par
redglove42
re : Dimension du noyau 21-09-21 à 14:14

En prenant (u1-u3), (u1-u2), (u2-u3) et (u1-u4), je n'obtiens pas un système libre.

Posté par
GBZM
re : Dimension du noyau 21-09-21 à 14:16

Hum...
Il sera très difficile de trouver une famille fibre de 4 vecteurs !!!

redglove42, donne ton énoncé exact.

Posté par
redglove42
re : Dimension du noyau 21-09-21 à 14:24

Ok. je vais généraliser dans ce cas-là.

Soit A une matrice de taille nxp. Soit (u1,...,uj,...,uk) des vecteurs linéairements indépendants de R^p tels que Auj = b, k < p.

Est-ce que cela implique que dim(Ker(A))k ?

Je voulais prendre un exemple pour généraliser ensuite...

Posté par
GBZM
re : Dimension du noyau 21-09-21 à 14:36

Tu peux prendre l'exemple k=1, avec b=Au_1.

Je te laisse réfléchir dessus.

Si cette question vient d'un exercice, peux-tu nous donner l'énoncé exact ?

Posté par
redglove42
re : Dimension du noyau 21-09-21 à 14:39

On a donc k solutions (linéairement indépendantes) de $Ax = b$.

Posté par
redglove42
re : Dimension du noyau 21-09-21 à 15:01

GBZM @ 21-09-2021 à 14:36

Tu peux prendre l'exemple k=1, avec b=Au_1.

Je te laisse réfléchir dessus.

Si cette question vient d'un exercice, peux-tu nous donner l'énoncé exact ?


En fait, cela vient d'une propriété par rapport au tableau disjonctif complet X composée de 0 ou de 1.  Soit X = (X1|...|Xp) de taille mxn. Soit mj le nombre de colonnes de Xj telle que \sum_{k=1}^{m_j}X_{k,j} = 1_{n}, pour tout j=1,...,p.

Supposons que n > m. Comment montre-t-on que rang(X) m-p  ?

J'arrive pas à le démontrer.

Posté par
GBZM
re : Dimension du noyau 21-09-21 à 15:40

Peux-tu formuler ta question plus clairement et plus précisément, en introduisant bien toutes les notations ? Merci.

Posté par
DOMOREA
Dimension du noyau 22-09-21 à 10:56

bonjour,
  
Notons f l'application linéaire de Ep dans Fn de matrice A
Dim(Ep)=p, dim(Fn)=n tout deux de dimension finie

Si b=0 alors il est possible que  A est la matrice de l'application nulle de Ep dans En donc dans ce cas  Dim(ker(f)= ?

Posons  G=vect{U1,U2,U3,U4}   g=f[G
H=vect{b} on suppose b\neq 0   donc Dim(H)=1

Comme tu dois le savoir G/ker(g) isomorphe à Im(g) et rang(g)=Dim(Im(g)

rang(g)+Dim(ker(g))=dim(G) donc 1=Dim(ker(g)+4 donc Dim(ker(g)=3

alors quelle est la dimension maximale possible  de Ker(A) dans ce cas ?

Posté par
redglove42
re : Dimension du noyau 22-09-21 à 15:32

GBZM @ 21-09-2021 à 15:40

Peux-tu formuler ta question plus clairement et plus précisément, en introduisant bien toutes les notations ? Merci.


Soit X une matrice telle que X = (X1|...|Xj|...|Xp) de taille nxm. Elle est composée de 0 et de 1. Pour tout j=1,...,p, considérons la matrice Xj de taille nxmj telle que X_j = [X_{1,j} ... X_{k,j}...X_{m_j,j}]. Pour tout ligne i=1,...,n, Xj n'admet qu'une seule valeur égale à 1 (toutes les autres sont nulles). On a donc \sum_{k=1}^{m_j}X_{k,j} = 1_{n}. Ainsi, X1_n = p1_n.

Ceci est la définition d'un tableau disjonctif complet.

Propriété : Si n > m alors rang(X) <= m-p.

Je n'arrive pas à démontrer cette propriété.


Merci d'avance

Posté par
DOMOREA
Dimension du noyau 22-09-21 à 16:57

bonjour,
Si tu restais dans ton sujet initial !
tu écris XIn=pIn
X est une matrice de m colonnes  et In est si j'ai bien compris une matrice colonne de n lignes, tu ne peux pas les multiplier sauf si m=n

Posté par
redglove42
re : Dimension du noyau 22-09-21 à 17:04

Oui tu as raison.

Comme j'ai pu le citer au préalable, mon énoncé provient d'une requête de GBZM.

Je m'excuse si je n'ai pas suivi les règles.

Posté par
redglove42
re : Dimension du noyau 22-09-21 à 17:07

Comment je peux démontrer ce résultat ?

Posté par
redglove42
re : Dimension du noyau 22-09-21 à 17:07

Je bloque complètement.

Posté par
GBZM
re : Dimension du noyau 22-09-21 à 17:08

Merci pour l'énoncé.

J'ai un gros doute sur la propriété à démontrer. Prenons p=1, m=2, n=3 et X = \begin{pmatrix}1&0\\0&1\\0&1\end{pmatrix}
Le rang de X est 2, et je ne pense pas que 2 soit inférieur ou égal à m-p=1.

Posté par
redglove42
re : Dimension du noyau 22-09-21 à 17:22

Excuse-moi, il y a une erreur dans la propriété -_-. Je suis désolé.

Propriété : Si X un tableau disjonctif complet alors rang(X) = m - p + 1 et si n > m alors le nombre de valeurs propres non triviales (0 ou 1) vaut m-p.

Posté par
GBZM
re : Dimension du noyau 22-09-21 à 18:56

9a ne peut pas être ça : si n>m, la matrice X n'est pas carrée. Comment parler des valeurs propres de X ?

Au bout de plus d'une vingtaine de messages dans ce fil, pourrait-on enfin avoir un énoncé correct et complet ?

Posté par
redglove42
re : Dimension du noyau 22-09-21 à 19:10

Propriété : Si X un tableau disjonctif complet de taille n×m alors rang(X) = m - p + 1.

Posté par
GBZM
re : Dimension du noyau 22-09-21 à 21:04

Les \sum_{k=1}^{m_j} X_{j,k}=\mathbf 1_n te fournissent p relations linéaires indépendantes entre les m colonnes de X et le vecteur \mathbf 1_n (donc m+1 vecteurs au total).

Posté par
redglove42
re : Dimension du noyau 22-09-21 à 23:02

Je ne suis pas sûr d'avoir bien compris. Oui, les colonnes de Xj sont bien linéairement indépendantes.

Posté par
GBZM
re : Dimension du noyau 23-09-21 à 07:33

Citation :
Oui, les colonnes de Xj sont bien linéairement indépendantes.

Pourquoi dis-tu ça ?

Posté par
redglove42
re : Dimension du noyau 23-09-21 à 07:45

Car tu as évoqué qu'il existait p relations linéairement indépendantes. Est-ce que tu peux expliciter ton explication ? Je ne l'ai pas comprise.

Posté par
GBZM
re : Dimension du noyau 23-09-21 à 10:48

Donnons nous une famille de N éléments e_1,\ldots,e_N d'un espace vectoriel E sur le corps K
Une relation linéaire entre ces vecteurs est un élément (a_1,\ldots,a_N) \in K^N tel que \sum_{i=1}^n a_ie_i=0. Les relations linéaires entre e_1,\ldots,e_N forment un sous espace vectoriel de K^N. Le rang du système (e_1,\ldots,e_N) est r si et seulement si la dimension du sous-espace des relations linéaires est N-r. En effet, le sous-espace des relations linéaires est le noyau de l'application linéaire

\large \begin{aligned} K^N&\longrightarrow E\\ (a_1,\ldots,a_n)&\longmapsto \sum_{i=1}^n a_ie_i\end{aligned}
dont l'image est le sous-espace vectoriel engendré par (e_1,\ldots,e_N).

Ici, tu as p relations linéaires entre les vecteurs colonnes de X et \mathbf 1_n. Je dis que ces relations linéaires sont indépendantes (vérifie).  Ensuite, tu peux conclure.

Posté par
redglove42
re : Dimension du noyau 24-09-21 à 08:30

Bonjour,

Je te remercie beaucoup  pour ta réponse.

Posté par
GBZM
re : Dimension du noyau 24-09-21 à 10:34

Avec plaisir. As-tu pu conclure ?

Posté par
redglove42
re : Dimension du noyau 24-09-21 à 23:04

Non, je n'y arrive pas. Je vois bien que les p relations linéaires sont linéairement indépendantes. Tout ce que je peux dire c'est qu'elles sont dans le noyau donc dim(Ker) p. C'est tout, je vois pas sinon

Posté par
GBZM
re : Dimension du noyau 25-09-21 à 07:24

Que peux tu dire du rang du système de vecteurs formé par les vecteurs colonnes de X et le vecteur \mathbf 1_n ? Ensuite, du rang de X ?

Posté par
redglove42
re : Dimension du noyau 25-09-21 à 14:33

Le Rang de X et 1n est inférieure à m car 1n est combinaison linéaire  des colonnes de X donc le rang de X est inférieure à m car X inclus dans X et 1n.

Posté par
GBZM
re : Dimension du noyau 25-09-21 à 15:03

Tu ne tiens aucun compte des explications que j'ai données sur le rang d'un système de vecteurs sur lesquels on a p relations linéaires indépendantes.

Posté par
redglove42
re : Dimension du noyau 30-09-21 à 10:54

En fait, il faut démontrer que dim(Ker([X|1n]) = p puis démontrer que rang([X,1n]) = rang(X), n'est-ce pas ?

Merci pour tes aides ultérieures. Excuse-moi pour le retard.

Posté par
redglove42
re : Dimension du noyau 30-09-21 à 11:03

rang([X,1]) = rang(X), ça c'est évident. Il faut donc que je démontre que dim(Ker([X,1]) = p.

Posté par
GBZM
re : Dimension du noyau 30-09-21 à 15:20

Tu as tout ce qu'il faut pour ça dans les indications que je t'ai données dans mon message du  23-09-21 à 10:48.

Posté par
redglove42
re : Dimension du noyau 30-09-21 à 15:22

Merci



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