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Niveau maths spé
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Inclusion de l'image dans le noyau

Posté par
megablast23
25-08-19 à 16:55

Bonjour,

Petite question qui peut sembler bête mais je ne vois pas comment raisonner.

On donne A=\begin{pmatrix} 1 & 3&-7 \\ 2&6 & -14\\ 1& 3& -7 \end{pmatrix}

On me demande de donner le rang de A qui vaut 1 vu les combinaisons linéaire que l'on peut former à partir des colonnes.

toute fois on me demande de montrer que Im A \subseteq Ker A. Je ne vois pas comment raisonner. J'ai essayé de raisonner autour du fait que les colonnes de A forment une famille génératrice de Im A qui n'est bien évidemment pas libre puisque dim Im A = 1

Merci d'avance

Posté par
jsvdb
re : Inclusion de l'image dans le noyau 25-08-19 à 16:58

Bonjour megablast23.
Prends la base canonique et regarde ce qu'il se passe.

Posté par
megablast23
re : Inclusion de l'image dans le noyau 25-08-19 à 18:01

J'ai déjà trouvé du coup une base de Ker A qui je pense est correcte :

Ker A = Vect < \begin{pmatrix} 7\\ 0\\ 1 \end{pmatrix} ,\begin{pmatrix} -3\\ 1\\ 0 \end{pmatrix} >


Pour autant qu'entendez vous par prendre la base canonique.

Si je prends les triplets canoniques de Cje ne vois rien de particulier.

Ce qui me perturbe c'est que d'habitude, pour prouver une telle inclusion je prends un élément de l'Image : il s'écrit donc en combinaison linéaire des colonnes de la matrice. Puis je vérifie qu'il se trouve dans le noyau.

Posté par
jsvdb
re : Inclusion de l'image dans le noyau 25-08-19 à 18:14

Citation :
Ce qui me perturbe c'est que d'habitude, pour prouver une telle inclusion je prends un élément de l'Image

On est bien d'accord, encore faut-il la calculer cette image.
Et il me semble que dans ton cours il doit y avoir un truc du genre : une application linéaire est connue dès que l'on connaît sa valeur sur les éléments d'une base.
Donc ici, ce que je te propose, c'est de calculer les images des vecteurs (1,0,0), (0,1,0) et (0,0,1) qui forment ce que l'on appelle la base canonique.

Posté par
megablast23
re : Inclusion de l'image dans le noyau 25-08-19 à 18:36

En effet je suis capable de déterminer l'image à partir des images des vecteurs de base.. comment j'ai pu ne pas y penser ..

Je vais y travailler je reviens vers vous si ça bloque merci encore !

Posté par
matheuxmatou
re : Inclusion de l'image dans le noyau 25-08-19 à 18:38

ou sinon tu calcules A²

cela devrait te donner une information capitale pour montrer que l'image est contenue dans le noyau...

Posté par
megablast23
re : Inclusion de l'image dans le noyau 25-08-19 à 18:45

Toute une partie de l'exercice précédent portait sur les matrices nilpotentes d'indice 2 et l'intitulé de cette matrice est les racines carées des matrices nilpotentes d'indice 2 donc j'imagine que A² = 0

Posté par
jsvdb
re : Inclusion de l'image dans le noyau 25-08-19 à 18:55

En calculant les images de tes vecteurs de base, tu retrouves évidemment les colonnes de la matrice et comme tu t'es aperçu que la colonne 3 + 2 fois la colonne 2 + la colonne 1 faisait la colonne nulle, tu en as évidemment déduit que A² = 0

Posté par
megablast23
re : Inclusion de l'image dans le noyau 25-08-19 à 19:54

Alors :

Calculons les images par A des vecteurs \begin{pmatrix} 1\\ 0\\ 0 \end{pmatrix},\begin{pmatrix} 0\\ 1\\ 0 \end{pmatrix},\begin{pmatrix} 0\\ 0\\ 1 \end{pmatrix}

On appelle e1, e2, e3 les vecteurs précédents et X1, X2, X3 leur matrices respectives.


Alors :

AX1 = \begin{pmatrix} 1\\ 2\\ 1 \end{pmatrix}
AX2 = \begin{pmatrix} 3\\ 6\\ 3 \end{pmatrix}
AX3 = \begin{pmatrix} -7\\ -14\\ -7 \end{pmatrix}


On trouve bien les trois colonnes. Mais en fait on peut directement dire que

Im A = Vect < \begin{pmatrix} 1\\ 2\\ 1 \end{pmatrix} >

Dans ce cas on a trouvé Im A et Ker A. Donc si je veux montrer l'inclusion je prends un élément de Im A :

Soit x\epsilon Im A.
Alors \alpha \epsilon, x = \begin{pmatrix} \alpha \\ 2 \alpha \\ \alpha \end{pmatrix}


En prenant l'image de ce vecteur on trouve que u(x) = 0 donc cet élément appartient bien à Ker A. Correct ?

Merci encore.

Posté par
jsvdb
re : Inclusion de l'image dans le noyau 25-08-19 à 20:16

Citation :
Mais en fait on peut directement dire que Im A = Vect < \begin{pmatrix} 1\\ 2\\ 1 \end{pmatrix} >


Bien entendu et A\begin{pmatrix} 1\\ 2\\ 1 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 0\\ 0\\ 0 \end{pmatrix}

D'où la conclusion ...

Posté par
megablast23
re : Inclusion de l'image dans le noyau 25-08-19 à 20:19

Conclusion : on a pris un élément de l'image donc combinaison linéaire de \begin{pmatrix} 1\\ 2\\ 1 \end{pmatrix} dont l'image par u canoniquement associé à A vaut la matrice nulle. Donc cet élément appartient au noyau de A, d'où l'inclusion.



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