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Niveau maths spé
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endomorphisme diagonalisable et forme linéaire.

Posté par
lazouil
06-06-11 à 23:08

Bonsoir, je butte actuellement sur un exercice. pourriez vous m'aider ?

Voici l'énoncé :

Soit f définie sur E (R-ev de dimension n≥2) par f(x)=l(a)x-l(x)a où l est une forme linéaire sur E et a appartient a E.
1) montrer que f est un endomorphisme tel que f(a)=0
2) on suppose que l(a)≠0 :
    a) montrer que si x ker(f), alors x=a et en déduir ker(f)
    b) calculer f(x) pour x ker(l)
    c) déterminer les éléments propres de f ; est-il diagonalisable ?
3) on suppose que l(a)=0 :
    a) déterminer ker(f)
    b) calculer f o f et dire si f est diagonalisable.
4) Soit u L(E), tel que u o u = 0
    monter qu'il existe une forme linéaire l et un élément de E : a, tels que u(x)=l(a).x - l(x).a

Résolution :

voici ce que j'ai fait pour l'instant : (seule la 4) me pose réellement problème)

1) f : E -> E puisque l est une forme linéraire => "endo"
    f(x+y)=f(x)+f(y) par linéarité de l => endo"morphisme"
   f(a)=0 d'après son expression

2) l(a)≠0
    a) xker(f),
f(x)=0=l(a)x-l(x)a => x=( l(x)/l(a) ).a puisque l(a)≠0
donc ker(f)R.a de plus inclusion réciproque évidente par linéarité de l
donc ker(f)=R.a
   b) xker(l), f(x)=l(a)x + 0, f(x)= l(a).x
   c) l est une forme linéaire d'un EV de dim finie, son noyaux est de dimension n-1, soit (x1,...,xn-1) une base de ker(l)
i[|1,n-1|], f(xi)=l(a).xi, donc l(a) est valeur propre pour f associée au sous espace propre Vect{x1,...,xn-1} de dimension n-1. De plus d'après 2)a), le noyaux de f est de dimension 1 (l(a)≠0) donc 0 est valeur propre de f associée au sous espace propre Vect{a} de dimension 1 (a≠0 puisque l(a)≠0).
On a une base de vecteurs propres, f est diagonalisable.

3) l(a)=0
    a) xker(f), f(x)=0=-l(x).a.
NB: je suppose qu'on ne traite pas le cas où a=0, puisque f=0 sous cette hypothèse.
ker(f)ker(l) et l'inclusion réciproque est évidente. donc ker(f)=ker(l)
    b) xE
fof(x)=-l(-l(x).a)).a=[l(x).l(a)].a par linéarité de l
                              =l(x).0E.a
fof=0L(E)
Donc, xE\{0} R tels que f(x)=x
f(f(x))=0=f(x)=2x => =0
Donc seul 0 est valeure propre, si f est diagonalisable alors c'est l'application nulle, ce qui n'est pas le cas donc f n'est pas diagonalisable

4) Je ne vois pas du tout comment faire ...

J'espère que vous pourrez m'aider. D'avance merci

Posté par
lazouil
re : endomorphisme diagonalisable et forme linéaire. 06-06-11 à 23:16

Ca parait long mais en fait il n'y a que la question 4 qui me pose problème hein ^^

Posté par
benneb
re : endomorphisme diagonalisable et forme linéaire. 06-06-11 à 23:38

je crois que 4) est faux
supposons que ce soit vrai alors on a le l forme linéaire.
si l(a)=0 alors u a une image de dimension 1
sinon apperement fu serait diagonalisable

considérons u défini par u(e1)=u(e2)=0 et u(e3)=e1 et u(e4)=e2 on se met en dimension 4 avec ei base.

uou=0
or dim(Im(u))=2 donc u serait diagonalisable or u est déjatriangulaire supérieur strict donc si diagonalisable alors nul ce qui est faux.

Posté par
lazouil
re : endomorphisme diagonalisable et forme linéaire. 07-06-11 à 00:12

Tout d'abords, merci pour votre aide. Il est fort probable que l'énoncée soit faux puisqu'il est issu de l'officiel de la taupe... J'ai bien compris votre raisonnement qui semble (a mon très humble avis) juste.
Encore merci pour votre aide.

Posté par
benneb
re : endomorphisme diagonalisable et forme linéaire. 07-06-11 à 00:16

les exercices de l'officiel de la taupe sont en effet parfois louches.



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