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Niveau Maths sup
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exercice méthode des différences finies.

Posté par
dje05
05-02-11 à 14:26

Bonjour à tous,
je n'arrive pas à saisir la correction d'un exercice.
pourriez-vous m'aider s'il vous plait ?

énoncé de l'exercice.

Soit delta l'application de R[X] dans lui même: qui à P associe delta(P)=P(X+1)-P(X)

1) Montrer que delta est un endomorphisme de l'ev R[X]
la j'ai réussi et compris.

2) déterminer le noyau ?

J'ai écrit que delta(P)(X)=0 donc P appartient à ker(delta) alors P(X+1)-P(X)=0 d'où P(X+1)=P(X)
alors pr tout n appartenant à N P(n)=P(X)=0. donc P(1)-P(0)=0 à une infinité de solution alors P est le polynôme constant et Ker(delta)=R0[X].Est-ce bien rédigé ?

3) Montrer que pour tt n sup ou égal à 1 delta(Rn[X])=Rn-1[X]

je ne sais pas comment montrer ceci tous ce que je sais c'est que Rn[X] est l'espace des polynomes de 0 à n.

4) montrer que la restriction de delta(f) de delta à f est un isomorphisme de ev de F sur R[X] ?
je pense que là sois je n'ai plus d'encre dans mon stylo soit je n'y comprends rien la deuxième solution est la plus probante.

Merci d'avance pour votre aide ( pourriez-vous détailler les explications s'il vous plait.
bonne journée à tous  

Posté par
Camélia Correcteur
re : exercice méthode des différences finies. 05-02-11 à 14:41

Bonjour

2) Juste une faute de frappe: Le polynôme P(X+1)-P(X) a une infinité de racines donc il est constant.

3) Il est immédiat que deg(\Delta(P)) < deg(P). Donc \Delta(R_n[X])\subset R_{n-1}[X]. Pour conclure le plus simple est d'utiliser le théorème qui dit que \dim(Ker(\Delta))+\dim(Im(\Delta))=\dim(R_n[X])=n+1 Or tu as vu que \dim(Ker(\Delta))=1, donc Im(\Delta) est un sous-espace de dimension n de R_{n-1}[X]

4) Je ne comprends pas l'énoncé! f? F?

Posté par
Surb
re : exercice méthode des différences finies. 05-02-11 à 14:46

Pour le noyau je suis entièrement d'accord sur le résultat par contre j'ai pas compris pour quoi

Citation :
P(1)-P(0)=0 à une infinité de solution ?
mais en tout cas c'est sure que c'est polynôme constant.

Pour le 3) c'est une double inclusion d'une part si P(x)=a_nx^n+a_{n-1}x^{n-1}+\ldots+a_0 \in \mathbb{R}^n[x] alors
\delta(P)(x) = \underbrace{a_n(x+1)^n}_{= a_n x^n + \dlots} - a_nx^n + \ldots = \alpha x^{n-1} + \betta x^{n-2} + \ldos et l'autre inclusion tu considère a_n = 0, i.e. P \in \mathbb{R}^{n-1}[x] et tu construis un polynome dont l'image est P, ça doit pas être trop compliqué et (je pense que tu peux en trouver un pour chaque puissance de P puis les additionner (\delta est linéaire)).

Pour le 4) je comprends pas ce que tu fais comme restriction...

Posté par
dje05
méthode des différences finis 05-02-11 à 15:29

tout d'abord merci pour vos réponses rapide c'est vraiment sympas.

J'ai oublié une donné importante qui vous permettra de mieux cerner mon problème.

Soit F l'ensemnble des polynômes P de R[X] tel que P(0)=0

avant la question où il faut utiliser les degrés il y avait cette question:

Montrer que F est un sev de R[X] supplémentaire de Ker(delta)?

J'ai répondu
a) Comme P(0)=0 donc F est différent de l'ensemble vide.
b) Pr tt (a1,a2) appartenant à R² et pr tt (P1,P2) appartenant à (R[X])²

a1P1(0)+a2P2(0)=0 et 0 appartient à R[X] donc F est en ev.

( Mon raisonnement est-il correct ? )

pour montrer qu'ils sont supplémentaires, j'ai répondu:

F inter Ker(delta)= {0} et R[X] doit être égale à F + Ker(delta)

mon début de démo:

Je prends une famille ( f1,f2,....,fp) appartenant à F je prends une famille ( p1,p2,...,pn) appartenant à Ker(P) ensuite je suppose que F et Ker(delta) sont supplémentaires alors F inter Ker(delta) ={0} donc F inter delta est généré par (f1,f1,f2,....,fp,p1,p2,...,pn ). De plus comme ils sont supplémentaires ils sont libres alors alfa( combinaison lin)=0 et comme F inter Ker(delta)= {0} alors R[X]= F inter Ker(delta) ensuite je ne sais pas

Pourriez-vous me donner un exemple qui montre bien que deg(delta(P))<deg(P) ensuite l'inclusion va de soit.

Merci et à bientôt

Posté par
Camélia Correcteur
re : exercice méthode des différences finies. 05-02-11 à 15:35

Ben, si P(X)=a_nX^n+...+a_0 on a

P(X+1)-P(X)=a_n(X+1)^n+...+a_0-(a_nX^n+...+a_0)

Où sont les termes de degré n?

Par ailleurs, tu as vérifié que F est un sous-espace et que F\cap Ker(\Delta)=0. Pour montrer qu'ils sont supplémentaires, rappelle-toi que Ker(\Delta) est le sous-espace des plynômes constants. Or tout polynôme s'écrit P(X)=(P(X)-P(0))+P(0), ce qui montre que R[X]=F+Ker(\Delta) et donc que la somme est bien directe! (sans passer par des bases...)

Posté par
Surb
re : exercice méthode des différences finies. 05-02-11 à 15:37

Dans ta démonstration, ça

Citation :
F inter Ker(delta) ={0} donc F inter delta est généré par (f1,f1,f2,....,fp,p1,p2,...,pn )

j'ai pas compris... car ça implique que f_i = p_i = 0 \forall i...
Pour ton exemple tu prends n'importe quel polynôme de de degré \geq 1

Posté par
dje05
exercice méthode des différences finies 05-02-11 à 15:42

MERCI Beaucoup Camélia,

je n'ai rien à dire ta réponse était claire nette et précise.

respect.

Posté par
dje05
exercice méthode des différences finies 05-02-11 à 15:45

Rebonjour surb,

Je suis compliqué parce que je n'avait pas bien compris mais je pense avoir compris l'explication de Camélia qui est bien + courte que la mienne.

Merci à tous les 2 je retourne bosser.
Bonne après-midi.

Posté par
dje05
exercice méthode des différences finies 05-02-11 à 15:57

J'ai parlé trop vite,

comment ça où sont les termes de dgrés n car en faisant P(X+1)-P(X) il n'y a que a0 qui part:


P(X+1)-P(X)=an(X+1)^n+...+a1(X+1)-(anX^n+....+a1(X)).
Qd je parlais de degré c'est lorsque tu as dit que c'était immédiat deg(delta(P))<deg(P) ? pour moi ce n'est pas immediat...

pour la vérification de F un sev: voici ce que j'ai écrit:

a) Comme P(0)=0 donc F est différent de l'ensemble vide.
b) Pr tt (a1,a2) appartenant à R² et pr tt (P1,P2) appartenant à (R[X])²

a1P1(0)+a2P2(0)=0 et 0 appartient à R[X] donc F est en ev.

Posté par
Camélia Correcteur
re : exercice méthode des différences finies. 05-02-11 à 16:04

Dans P(X+1) il y a un seul terme de degré n qui est a_nX^n et dans P(X),... aussi!

OK pour F

Posté par
dje05
matrice de passage 05-02-11 à 16:25

Bonjour,

est-ce que la matrice de passage est toujours la matrice des vecteurs propres ?

Posté par
Camélia Correcteur
re : exercice méthode des différences finies. 05-02-11 à 16:27

De quoi vers quoi? Il n'existe pas toujours de vecteurs propres...

Posté par
dje05
re : exercice méthode des différences finies. 05-02-11 à 17:04

c'est exercice ou on a soit u un endomorphisme de R3 représenté dans une base canonique b

A=( 0 -1 1 )
  ( 1  2 -3)
  ( 1  1 -2)

1) Déterminer Ker u, Ker(u-Id) et Ker(u+Id).

J'ai trouvé Ker u= Vect(1,1,1)
            Ker(u-Id)= Vect (1,-1,0)
            Ker(u+Id)= Vect (0,1,1)

2) En déduire une base b' de R3 dans laquelle la matrice D représentant l'endomorphisme u soit diagonale

J'ai écris u(e1')+0 u(e2')= e2'  u(e3')=e3'

D= (0 0  0)
   (0 1  0)
   (1 1 -2)

la matrice de b à b' est la matrice des vecteurs propres ?

         u(e1')  u(e1') u(e1')
donc P= ( 1        1      0)e1'
        ( 1       -1      0)e2'
        ( 1        0      1)e3'

est-ce que C bon ?

Posté par
Camélia Correcteur
re : exercice méthode des différences finies. 05-02-11 à 17:07

Je n'ai pas vérifié, mais si tu as une base de vecteurs propres c'est vrai.

Posté par
dje05
re : exercice méthode des différences finies. 05-02-11 à 20:48

Merci et désolé pour la réponse si tardive je m'étais absenté pour soufler un peu.

Bonne soirée.



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