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Niveau Maths sup
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Etude d'un projecteur

Posté par
Astarus
11-05-21 à 13:53

Bonjour à tous !

Je bloque sur un exercice qui n'a pourtant pas l'air bien méchant.

On me donne T\in\mathbb{C}[X] défini par T(X)=3X^3-X^2-X-1, E un \mathbb{C}-espace vectoriel, \theta l'endomorphisme nul et f un endomorphisme de E vérifiant T(f)=\theta.

On a montré en début d'exercice que 1 est l'unique racine réelle de T, et on a posé \alpha et \beta les deux autres racines de T.

On a ensuite posé trois polynômes : L_1(X)=(X-1)(X-\alpha), L_2(X)=(X-1)(X-\beta) et L_3(X)=(X-\alpha)(X-\beta). On a montré que ces trois polynômes forment une base de \mathbb{C}_2[X].

La question ou je bloque est la suivante. Déterminer pour tout entier naturel n un triplet (a_n,b_n,c_n) de complexes tel que f^n=a_nL_1(f)+b_nL_1(f)+c_nL_3(f) et justifier la convergence des suites (a_n), (b_n) et (c_n) vers des réels respectifs a, b et c.

La dernière question de l'exercice est ensuite : on pose h=aL_1(f)+bL_1(f)+cL_3(f). Montrer que h est un projecteur.

Merci d'avance pour toute aide !

Posté par
Camélia Correcteur
re : Etude d'un projecteur 11-05-21 à 14:59

Bonjour

Commence par calculer f^2 et f^3 en tenant compte du fait que T(f)=0. Un début de récurrence devrait apparaitre.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Etude d'un projecteur 11-05-21 à 16:39

Bonjour,
une petite coquille sans doute :

Citation :
h=aL_1(f)+bL_{\mathbf{2}}(f)+cL_3(f).

Posté par
Astarus
re : Etude d'un projecteur 11-05-21 à 20:16

Bonsoir Sylvieg, bonsoir Camélia.

J'ai en effet fait une erreur en recopiant mon énoncé, merci pour la correction.

J'ai essayé de poursuivre grâce à l'indication de Camélia, mais je ne suis pas sûr de bien maîtriser les applications des polynômes d'endomorphismes. La nullité de T(f) nous donne une relation de récurrence entre les premières composées de f (jusqu'à f^3), mais je ne vois pas comment la généraliser. Je ne suis pas contre un petit coup de pouce supplémentaire. Merci d'avance !

Posté par
lafol Moderateur
re : Etude d'un projecteur 11-05-21 à 22:53

Bonsoir
même en écrivant f^{n+1} = f^nf = ff^n ?

Posté par
lafol Moderateur
re : Etude d'un projecteur 11-05-21 à 22:59

Mais ici tu iras plus vite en cherchant la division euclidienne de X^n par T(X) : le quotient nous importe peu, car T(f) étant nul, on peut bien le multiplier par ce qu'on veut
ce qui est important c'est le reste : il est de degré au maximum 2, donc peut s'exprimer dans la base L_1, L_2, L_3
tu trouveras les coordonnées en écrivant l'égalité X^n = T.Q + a_nL_1+b_nL_2+c_nL_3 pour X = 1, puis alpha puis beta, ça te donnera un système linéaire à résoudre

Posté par
Astarus
re : Etude d'un projecteur 14-05-21 à 10:26

Bonjour lafol,

Désolé de revenir si tard, je n'ai pas pu répondre plus tôt. Merci beaucoup pour votre indication, elle m'a permis d'avancer. Voici où j'en suis.

Comme T est de degré 2, le reste de la division de X^n par T sera en effet de degré au plus 2 et comme (L_1, L_2, L_3) est une base de \mathbb{C}_2[X], on peut en effet écrire ce reste comme combinaison linéaire de ces trois polynômes. J'ai ensuite remplacé X par 1, alpha et beta comme vous me l'avez conseillé. Comme ce sont des racines de T, le terme Q(X)T(X) s'annule, tout comme deux des trois polynômes L_1, L_2, L_3 à chaque fois. On obtient les trois équations suivantes.

c_n(1-(\alpha+\beta)+\alpha\beta)=1 et comme alpha et beta sont les racines différentes de 1 de T(X)=(X-1)(3X^2+2X+1), on en déduit que c_n=1/2.

b_n(\alpha^2-2\alpha-1)=\alpha^n

a_n(\beta^2-2\beta-1)=\beta^n

On peut ainsi écrire f sous la forme recherchée puisque T(f)=0. La suite (c_n) est constante et donc convergente. Quant à (a_n) et (b_n), comme \alpha et \beta sont de module strictement inférieur à 1, on en déduit que \alpha^n et \beta^n convergent vers 0, donc (b_n) et (a_n) aussi.

Ce qui nous laisse h=L_3(f)/2, sauf erreur de ma part. Qu'en pensez-vous ?

Merci d'avance pour toute réponse !

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Etude d'un projecteur 15-05-21 à 14:53

J'ai attendu pour répondre car je ne vois pas comment démontrer que h est est un projecteur.
Je me contente de confirmer le résultat \; h = (1/2)L3(f) .

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Etude d'un projecteur 15-05-21 à 15:10

Finalement, ça marche pour h projecteur.
Pour simplifier le calcul, poser \; g = 6h = 3f2 + 2f + IdE , puis calculer \; gog .
On trouve \; 6g .

Posté par
Astarus
re : Etude d'un projecteur 15-05-21 à 15:32

Bonjour Sylvieg,
Cela confirme mon résultat. Merci à tous pour votre aide !

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Etude d'un projecteur 15-05-21 à 15:33

De rien, et à une autre fois sur l'île \;



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