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Niveau Maths sup
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Endomorphisme

Posté par
lea75014
25-08-23 à 11:07

Bonjour,

soit n>=1, E=Rn[X], P∈E
on considère l'endomorphisme :
f : E -->E
f(P)=P(X+1)

De plus on a, g=f-IdE

Je n'arrive pas à résoudre cette question :
La question est :
Qui est l'endomorphisme g^(n+1) ( dans les indications nous sommes censés trouver  g^(n+1)=0)  ? En déduire qu'il existe a0,...,an réels tq pour  P∈E,
P(X+n+1)= \sum_{k+0}^{n}{akP(x+k)}

Pour la première partie, j'ai écrit :
g^(n+1)=(f-Ide)^(n+1)=\sum_{k=0}^{n+1}{\begin{pmatrix} n+1\\k \end{pmatrix}}f^k(-Ide)^{n+1-k}
Et ensuite je remarque que f^(n+1)=P(X+n+1)
Je ne vois pas comment montrer que  g^(n+1)=0 et en déduire la suite de la question
Merci d'avance pour votre aide

Posté par
carpediem
re : Endomorphisme 25-08-23 à 12:10

salut

je pense que tu as remarqué que si Q = g(P) = f(P) - I(P) alors Q(x) = P(x + 1) - P(x)

et si tu calculais déjà g2(P) puis gk(P) pour k variant jusqu'à n + 1 ?

Posté par
GBZM
re : Endomorphisme 26-08-23 à 09:00

Bonjour,

La clé pour résoudre la question est de penser au degré : si d est le degré de P, que est le degré de g(P) ?

Posté par
lea75014
re : Endomorphisme 26-08-23 à 09:56

Bonjour,
Le degré de g(P) est d-1

Posté par
GBZM
re : Endomorphisme 26-08-23 à 14:33

Oui, et normalement là ça devrait faire tilt.

Posté par
lea75014
re : Endomorphisme 28-08-23 à 10:16

Pardon quand j'écris g^(n+1) je ne parle pas de dérivée mais juste de puissance, l'avoir écrit entre parenthèse a porté à confusion. Il s'agit donc bien de g à la puissance n+1

Posté par
carpediem
re : Endomorphisme 28-08-23 à 11:23

GBZM et moi-même avions bien compris que c'était une puissance (parler de dérivée a-t-il un sens d'ailleurs ?) puisque moi-même les utilise dans ma réponse

GBZM t'a donné le truc que je voulais te faire découvrir : quel est le degré de g(P), de gk(P), de gn + 1 (P) ?

Posté par
lea75014
re : Endomorphisme 28-08-23 à 11:54

D'accord, donc si n est le degré de P je trouve que le degré de g^(n+1) est (n-1)(n+1) c'est bien ça ?

Posté par
carpediem
re : Endomorphisme 28-08-23 à 11:57



lea75014 @ 26-08-2023 à 09:56

Le degré de g(P) est d-1

recommence en déterminant g2(P) ...

Posté par
lea75014
re : Endomorphisme 28-08-23 à 12:01

J'ai pris l'exemple avec g(X^2)=2X+1
donc g^2(X^2)=4X^2+4X+1
g^3(X^2)=8X^3+...

donc si P est de degré 2 on a g^(n+1) qui est de degré n+1 non?

Posté par
carpediem
re : Endomorphisme 28-08-23 à 12:13

non mais ce n'est pas une puissance au sens des naturels !!

c'est une puissance au sens de la composition : g2 = g o g

et la composition des endomorphismes correspond à la multiplication des matrices associées

Posté par
lea75014
re : Endomorphisme 28-08-23 à 12:20

ok donc on a g^(n+1) qui est de degré n-1 si P est de degré n ?

Posté par
carpediem
re : Endomorphisme 28-08-23 à 12:35

non

P(x) = x^2

Q = g(P) donc Q(x) = 2x + 1

g o g(P) = g(Q) = R donc R(x) = ... ?

g o g o g(P) = g3(P) = S donc S(x) = ... ?

Posté par
lea75014
re : Endomorphisme 28-08-23 à 12:53

J'ai g(P)=2x+1
g^2(P)=2(2x+1)+1=4x+3
g^3(P)=g^2(P)o g(P)=4(2x+1)+3=8x+7

Posté par
carpediem
re : Endomorphisme 28-08-23 à 12:59

si Q = g(P) donc Q(x) = 2x + 1 alors g2(P) = g(Q)

et g(Q)(x) = Q(x + 1) - Q(x) = ...

Posté par
lea75014
re : Endomorphisme 28-08-23 à 15:48

Ce n'est pas correct ce que j'ai écrit précédemment ?

Posté par
GBZM
re : Endomorphisme 28-08-23 à 16:18

Je me permets de répondre :
Non, ce n'est pas correct. Tu calcules  g(P)\circ g(P) au lieu de calculer g^2(P) = g(g(P))=(g\circ g)(P).
La composition porte sur l'endomorphisme g, pas sur le polynôme g(P).

Posté par
lea75014
re : Endomorphisme 28-08-23 à 17:32

D'accord c'est bon je trouve enfin le résultat merci, j'avais mal composé en effet !!
Comment puis-je faire maintenant pour montrer le résultat pour un n entier naturel supérieur à 1 ?

Posté par
lea75014
re : Endomorphisme 28-08-23 à 17:36

J'avais pensé de partir de ça, mais j'ignore si c'est une bonne idée :
g(X^n)=(X+1)^n-X^n = \sum_{k=0}^{n-1}{\begin{pmatrix} n\\k \end{pmatrix}X^k}

Posté par
GBZM
re : Endomorphisme 28-08-23 à 17:45

Tu n'as toujours pas tilté !
Si tu appliques g une fois, le degré baisse de 1
Si tu appliques g deux fois, le degré baisse de ?
Si tu appliques g k fois, le degré baisse de ?
Tu pars de polynômes de degré inférieur ou égal à n. Au bout de combien d'applications de g auras-tu ratatiné tous ces polynômes ?

Posté par
lea75014
re : Endomorphisme 28-08-23 à 18:04

si je vois que si on applique g une fois le degré baisse de 1
g deux fois le degré baisse à nouveau de 1 etc

donc si on prend notre exemple g(X^2)=2X+1
on aura g^3(X^2)=0
d'ou g^(n+1)(P)=0 pour un polynôme de degré n

Posté par
GBZM
re : Endomorphisme 28-08-23 à 18:06

Maintenant tu as tilté ...

Posté par
lea75014
re : Endomorphisme 28-08-23 à 18:08

Comment je peux montrer ce résultat maintenant ? Le voir sur des exemples ne suffit pas

Posté par
GBZM
re : Endomorphisme 28-08-23 à 18:19

Heu - tu as du mal à expliquer que si un entier (le degré) inférieur ou égal à n baisse de 1 à chaque étape, il va passer au-dessous de 0 en au plus n+1 étapes ?

Posté par
lea75014
re : Endomorphisme 28-08-23 à 18:38

oui il baisse de 1 à chaque étape dans notre exemple mais il faudrait le généraliser proprement pour tout n, je ne veux pas dire que c'est une récurrence immédiate dans ce cas la

Posté par
GBZM
re : Endomorphisme 28-08-23 à 19:23

Je pensais que tu pouvais démontrer que si P=a_dX^d+a_{d-1}X^{d-1}+\cdots+a_0 avec a_d\neq 0, alors \deg(P(X+1)-P(X) )=d-1 si d>0 et P(X+1)-P(X)=0 si d=0 (c.-à-d. si P est une constante non nulle).

Posté par
lea75014
re : Endomorphisme 29-08-23 à 10:15

Ce n'est pas possible de la faire par récurrence
Je dis :
g^(k+1)=0=Q(X) pour k>=1
donc g^(k+2)=Q(X+1)-Q(X)=0-0=0
C'est sûrement mal rédigé mais je voulais savoir si l'idée était correcte

Posté par
carpediem
re : Endomorphisme 29-08-23 à 10:54

pourquoi compliqué quand on peut faire simple :

d'après le msg de GBZM à 19h33 tu as simplement :

deg[g(P)] = deg(P) - 1 si deg(P) > 0

et deg[g(P)] = deg(P) = 0 si deg(P) = 0 et même plus simplement g(P) est le polynome nul lorsque P est un polynome constant (son degré est 0 ... enfin pour un polynome constant non nul puisque le degré du polynome nul est -oo)

Posté par
lea75014
re : Endomorphisme 29-08-23 à 11:32

oui je comprends, mais je ne vois pas en quoi cela montre que c'est au bout de n+1 étapes que g(P)=0

Posté par
carpediem
re : Endomorphisme 29-08-23 à 12:19

à chaque fois que tu appliques g à un polynome le degré de son image baisse de 1 !!

donc en appliquant n fois g au même polynome de degré n le degré de son image est ...



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