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Niveau Maths sup
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endomorphisme : petite question.

Posté par
lyonnais
19-02-06 à 17:03

Bonjour à tous

Voila, je ne suis pas sur de ma réponse à cet exercice, pourriez-vous m'aider ?

Enoncé :

Soit un entier naturel p et l'application :

\rm f_p : \{\mathbb{C}_p[X] \longrightarrow \mathbb{C}_p[X] \\ P \longrightarrow f_p[P] = (1-pX)P+X^2P'

avec :   \rm \mathbb{C}_p[X] = \{P\in \mathbb{C}[X] / deg(P)\le p\}

1°) Montré que fp est un endomorphisme de \mathbb{C}_p[X]  ( j'ai réussi )

2°) fp est-elle injective, surjective, bijective ?


je pense avoir réussi à prouver qu'elle n'est pas injective en utilisant Ker(fp) mais je ne suis pas sur de moi ...

Merci d'avance pour votre aide

Posté par
Cauchy
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 19:14

Bonjour , qu'as tu trouve pour Ker(fp)?

Posté par
lyonnais
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 19:23

Bonjour

En fait, je suis parti de :

m \le p

Soit :   3$ \rm P=\sum_{k=0}^m a_kX^k

après simplification, je trouve :

3$ \rm f_p(P) = \sum_{k=0}^m [1+X(k-p)]a_kX^k

donc :

\rm P\in ker[f_p] \Longleftrightarrow \forall k\in [|1,m|], a_k=0 ou (k-p)a_k=0

et je sais pas quoi faire ensuite.

Parce qu'il faut que je montres que ker(fp) contient au moins un élément en plus de O ...

comment faire ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 20:08

Bonsoir lyonnais

Je ne sais pas vraiment comment tu fais ton identification mais tu peux remarquer que 0 est une racine de P et t'intéresser à sa multiplicité.

Kaiser

Posté par
lyonnais
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 20:15

Bonsoir kaiser

3$ \rm P=\sum_{k=0}^m a_kX^k

3$ \rm f_p(P) = (1-pX)\sum_{k=0}^m a_kX^k + X^2\sum_{k=1}^m ka_kX^{k-1}

et on arrive finalement à :

3$ \rm f_p(P) = \sum_{k=0}^m [1+X(k-p)]a_kX^k

Tu penses que mon identification ensuite est fausse ?

Pour tout te dire, tu as peut-être raison, mais je ne vois pas quoi faire ensuite ...

Sinon, désolé de t'embéter, mais comment remarque tu que 0 est racine de P ( c'est peut-être tout bête mais bon ... )

Merci de te pencher sur mon exo !

Posté par
Cauchy
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 20:27

Rebonjour ce que tu as ecris dans ton equivalence revient a \forall k a_k=0 car comme p est fixe k-p=0 ssi k=p. Juste une petite question si tu prend un polynome de degré p alors fp(P) sera de degré p+2 donc l'image n'est pas dans Cp[X] il n'y a pas une erreur pour l'espace d'arrivée?

Posté par
Cauchy
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 20:30

Je n'avais pas vu le P' .

Posté par
Cauchy
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 20:47

Sinon quand tu ecris a la fin fp(P) je te conseille de faire des changements d'indice dans tes sommes avant pour te ramener a un polynome sous la forme bk X^k pour avoir explicitement les coefficients sans avoir un X qui traine dans l'expression.

Posté par
lyonnais
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 20:50

merci pour ces conseils Cauchy

J'ai essayé aussi de faire comme ça, mais je n'y arrive pas ...

Jord et moi , on pensait que peut-être, il faudrait un polynome de degré p pour pouvoir annulé, mais lequel

Si tu as une idée !

romain

Posté par
kaiser Moderateur
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 21:01

Re bonsoir lyonnais


Soit P un élément du noyau.
Alors on a \large{(1-pX)P=-X^{2}P'}

En prenant de chaque côté la valeur en X=0, on a que P(0)=0, donc 0 est une racine de P.

Si l'on suppose que P n'est pas le poynôme nul alors il existe un entier n tel que \large{P=X^{n}Q} avec \large{Q(0)\neq 0} .

En remplaçant dans l'équation, on tombe sur une contradiction et donc P est le polynôme nul.

kaiser

Posté par
Cauchy
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 21:19

Sinon en faisant les changements d'indice comme je t'ai dit tu peux montrer que tous les coefficients sont nuls si ton polynome est de degré strictement inferieur a p et tous sont nuls sauf eventuellement le dernier si ton polynome est de degré p. Dans ce cas la tu supposes que ton polynome est de la forme ap X^p et tu montres facilement que ap=0.

Posté par
lyonnais
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 21:20

merci beaucoup kaiser !!



Pas mal du tout, j'avais pas pensé à voir les choses comme ça !

Sans vouloir abuser, comment faire pour montrer si fp est surjective ou non ?

encore merci

Posté par
kaiser Moderateur
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 21:23

je t'en prie !

Ta question me force à te demander si tu as déjà vu en classe les espaces vectoriels de dimension finie.
Si c'est le cas, il est facile d'y répondre.

kaiser

Posté par
lyonnais
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 21:26

Oui, j'ai déjà vu en classe les espaces vectoriels de dimension finie !

De quelle manière est-ce facile d'y répondre ?

( pourtant je pense connaitre mon cour )

encore merci !    et merci aussi Cauchy

Posté par
kaiser Moderateur
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 21:29

Si f est un endomorphisme d'un espace vectoriel de dimension finie E, alors l'injectivité, la surjectivité et la bijectivité de f sont équivalentes.

kaiser

Posté par
lyonnais
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 21:33

Ok merci beaucoup, qu'est-ce que je suis idiot !

C'était tellement simple

Juste, je me pose une question :

Si au départ on avait eu :

\rm f_p : \{\mathbb{C}[X] \longrightarrow \mathbb{C}[X] \\ P \longrightarrow f_p[P] = (1-pX)P+X^2P'

Est-ce fp serait aussi bijective ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 21:37

Pour l'injectivité, il suffit de raisonner comme tout à l'heure.
pour la surjectivité, je vais essayer de voir ça.

Posté par
lyonnais
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 21:40

ok merci en tout cas.

Je cherche aussi de mon coté. On se tient au courant ...

Posté par
Cauchy
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 21:54

Pour la surjectivité je pense pas qu'on puisse atteindre les polynomes constants.

Posté par
kaiser Moderateur
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 21:59

Je crois avoir trouvé.

En fait, on va trop se fatiguer !
Dans le premier exercice, on ne s'est servi nulle part qu'on partait des polynômes de degré au plus p.
On a donc pour tout entier naturel f_{p}(\mathb{C}_{n}[X])=\mathb{C}_{n}[X] et comme on a :
\mathb{C}[X]=\bigcup_{n\geq0}\mathb{C}_{n}[X]

Alors f_{p}(\mathb{C}[X])=\mathb{C}[X] d'où la surjectivité.

Kaiser

Posté par
lyonnais
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 22:05

Kaiser, tu es un Dieu !

Cependant, je ne comprends pas le passage de :

\mathb{C}[X]=\bigcup_{n\geq0}\mathb{C}_{n}[X]

à :

f_{p}(\mathb{C}[X])=\mathb{C}[X]

Si tu pouvais me ré-expliquer en vitesse !

Ce qui voudrait dire que les 2 fonctions sont chacunes bijectives !

merci encore

Posté par
kaiser Moderateur
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 22:07

S'il te plaît lyonnais, ne dis plus jamais ça !
ça me dérange vraiment !

Posté par
lyonnais
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 22:09

ok excuse moi, je me suis un peu emporté ...

Alors kaiser, tes initiatives en math me font tomber à la renverse, c'est mieux ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 22:12

Sinon, ce que je voulais dire tout à l'heure, c'était que :
f_{p}(\mathbb{C}[X])=f_{p}(\bigcup_{n\geq 0}\mathb{C}_{n}[X])=\bigcup_{n\geq 0}f_{p}(\mathb{C}_{n})=\bigcup_{n\geq 0}\mathb{C}_{n}[X]=\mathbb{C}[X]

Posté par
kaiser Moderateur
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 22:14

c'est encore peu éxagéré, mais si j'avais à choisir entre deux je préfèrerais celle-ci.
Mais bon, ne te fais pas trop mal !!

Kaiser

Posté par
kaiser Moderateur
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 22:15

Désolé : les effets de la prépa ne se sont pas encore dissipés !!

Posté par
lyonnais
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 22:16

ok j'ai tout compris maintenant.

je ne sais pas comment te remercier alors bon , je vais juste te mettre une note :



Vraiment, j'ai appris des choses ce soir grâce à toi !

++
romain

Posté par
kaiser Moderateur
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 22:17

Merci pour la note !

Posté par
lyonnais
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 22:18

de rien

c'est mérité !

Posté par
kaiser Moderateur
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 22:56

re bonsoir lyonnais

Désolé mais je viens de déceler une erreur dans mon raisonnement.
On n'a pas tout le temps l'égalité f_{p}(\mathb{C}_{n}[X])=\mathb{C}_{n}[X].
Ne t'inquiètes pas : je vais me rattraper.

kaiser

Posté par
kaiser Moderateur
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 23:15

Comme quoi il faut toujours réfléchir avant de parler.
L'application est certes injective mais n'est pas surjective.
En effet, les polynôme de degré p+1 n'ont pas d'antécédent.
On sait déjà que l'ensemble des polynômes de degré au plus p est stable.
Soit maintenant P un polynôme de degré n supérieur à p+1.
Alors il existe un polynôme Q de degré au plus p tel que
\large{P=Q+\bigsum_{k=p+1}^{n}a_{k}X^{k}} (avec \large{a_{n}\neq 0})
Par un petit calcul (j'espère que je ne me tromperai pas cette fois), on a

\large{f(X^{k})=(1-pX)X^{k}+kX^{k+1}=(k-p)X^{k+1}+X^{k}}.

On voit alors que \large{f_{p}(P)=f_{p}(Q)+\bigsum_{k=p+1}^{n}a_{k}((k-p)X^{k+1}+X^{k})} et l'on voit clairement que ce polynôme est de degré n+1.

Ainsi, les polynômes de degré au plus p s'envoient sur les polynômes de degré au plus p et les polynômes de degré au moins p+1 s'envoient sur les polynômes de degré au moins p+2.
d'où la non-surjectivité.
Ouf, enfin !
j'espère ne m'être trompé nulle part !

kaiser

Posté par
lyonnais
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 23:37

kaiser :

tu sais ce que je pense de tout ce que tu fais, donc je n'en rajoute pas ...

Ta démonstration est parfaite et ce coup-ci, j'ai tout vérifié et re-vérifié, je pense qu'il n'y a pas d'erreur(s).

merci beaucoup d'avoir corrigé la petite faute

+++
romain


Posté par
kaiser Moderateur
re : endomorphisme : petite question. 19-02-06 à 23:38

Mais je t'en prie !



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