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Matrice dans une base

Posté par lechoriste (invité) 13-04-06 à 15:07

Bonjour,
je bloque sur un exercice d'algèbre car je n'arrive pas à partir dessus en fait .
Voici mon énoncé :
Dans E=3[X]={P[X]; d°P3} on considère l'endomorphisme f: P -> P"+XP'-2P.
1)Ecrire la matrice A de f dans la base canonique
2)Donner une base de l'image et du noyau de A (càd de g:X -> AX dans 4). En déduire une base de l'image et du noyau de f.

Voila en fait je n'arrive pas à écrire ma matrice A, ma base canonique étant (1,0,0), (0,1,0), (0,0,1), je ne vois pas comment on peut avoir A après.

Merci à tous de m'éclairer

Posté par
kaiser Moderateur
re : Matrice dans une base 13-04-06 à 15:09

Bonjour lechoriste

Attention, E est un espace vectoriel de dimension 4 et sa base canonique est \Large{\{1,X,X^{2},X^{3}\}}.

Kaiser

Posté par
raymond Correcteur
Matrice dans une base 13-04-06 à 15:21

Bonjour.
1) Tu es dans l'espace des polynômes de degré 3 au maximum. Un élément de cet espace s'écrit donc :
a_0+a_1X+a_2X^2+a_3X^3. Ceci te permet d'observer deux choses :
* tu as quatre variables a_i avec i\in{0,1,2,3}
* tu as quatre polynômes de base : 1,X,X^2,X^3
Dans l'énoncé, c'est de cette base dont on parle. Tu dois donc chercher les images de ces quatre polynômes de base par l'endomorphisme f.
f(1) = 1"+ X(1)' - 2x1 = -2. Donc f(1) = (-2,0,0,0)
f(X) = X" + X(X)' - 2X = -X. Donc f(X) = (0,-1,0,0)
f(X²) = ...
f(X^3) = ...
Tu n'as plus qu'à écrire les coordonnées de ces quatre images en colonnes. Tu obtiendras la matrice d'ordre 4 de f dans la base canonique.
Cordialement RR.

Posté par lechoriste (invité)re : Matrice dans une base 13-04-06 à 15:23

ah oui autant pour moi, j'étais parti sur un changement de base que je fais d'habitude , je fais ca et je vous donne mes résultats.

Posté par lechoriste (invité)re : Matrice dans une base 13-04-06 à 15:34

On a :
f(1) = (-2,0,0,0)
f(X) = (0,-1,0,0)
f(X²) = 2 donc f(X²)=(2,0,0,0)
f(X^3) = 6X donc f(X^3)=(0,6,0,0).

On a donc la matrice A :
4$A=\(\array{-2&0&2&0\\0&-1&0&6\\0&0&0&0\\0&0&0&0}\)

code de la matrice : 4$A=\(\array{-2&0&2&0\\0&-1&0&6\\0&0&0&0\\0&0&0&0}\)

Est-ce juste?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Matrice dans une base 13-04-06 à 15:40

Je suis d'accord avec toi pour les 3 premières colonnes.
Par contre, pour la dernière, il me semble que l'on a \Large{f(X^{3})=6X+X^{3}}.

Kaiser

Posté par
raymond Correcteur
Matrice dans une base 13-04-06 à 15:45

Pour éviter le latex, je te donne mes résultats en ligne.
1 ---> -2, donc (-2,0,0,0)
X ---> -X, donc (0,-1,0,0)
X² ---> 2, donc (2,0,0,0)
X^3 ---> 6X + X^3, donc (0,6,0,1)
Sauf erreur de ma part, il y a donc un petit problème au niveau de ta 4ème colonne.
Peux-tu vérifier ?
Cordialement RR.

Posté par lechoriste (invité)re : Matrice dans une base 13-04-06 à 15:46

oui c'est exact j'ai fait une petite erreur d'indice .
Donc la matrice est bien :
4$A=\(\array{-2&0&2&0\\0&-1&0&6\\0&0&0&0\\0&0&0&1}\)

Posté par lechoriste (invité)re : Matrice dans une base 13-04-06 à 15:48

après pour trouver l'image et le noyau, je compte réécrire ma matrice pour avoir un système d'équations et ainsi je pourrais trouver une base de l'image et du noyau de A.
Est-ce la bonne méthode?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Matrice dans une base 13-04-06 à 15:54

Qu'entends-tu par "réécrire ma matrice" ?

Posté par lechoriste (invité)re : Matrice dans une base 13-04-06 à 16:02

enfin je me suis mal exprimé, mais je veux traduire ma matrice par un système d'équations.
Par exemple pour trouver le noyau, je pourrais écrire le système suivant :
-2x + 2z =0
-y + 6t = 0
t = 0

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Matrice dans une base 13-04-06 à 16:03

Bonjour;
Pour determiner Ker(f) tu peux remarquer que \fbox{f(1)=-f(X^2)} et donc que \fbox{f(1+X^2)=0} et vu que \fbox{rang(f)=rang(A)=3} on voit que 3$\blue\fbox{Ker(f)=\mathbb{R}(1+X^2)} Sauf erreurs...

Posté par
kaiser Moderateur
re : Matrice dans une base 13-04-06 à 16:03

Oui, pour trouver le noyau tu fais ça !

Posté par lechoriste (invité)re : Matrice dans une base 13-04-06 à 16:07

bonjour, elhor_abdelali, mais que réprésente R(1+X²)? , s'agit-il de l'ensemble des polynômes de la forme 1+X²?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Matrice dans une base 13-04-06 à 16:19

elhor semble déconnecté : je me permets donc de te répondre.

\Large{\mathbb{R}(1+X^{2})=\{\lambda (1+X^{2})\rm{, }\lambda \in \mathbb{R}\}}

Posté par lechoriste (invité)re : Matrice dans une base 13-04-06 à 16:24

d'accord j'ai compris, c'est donc les polynômes qui sont de cette forme.
Par contre je viens de calculer la base de mon noyau :
Je suis parti de mon système :
-2x + 2z =0
-y + 6t = 0
t = 0
donc ce dernier équivaut à dire que -2x + 2z =0, donc que x=z.
Donc finalement j'ai comme base de ker(g) {(1,0,1,0)}, ce qui semblerait être en accord avec le résultat de elhor_abdelali.

Posté par
kaiser Moderateur
re : Matrice dans une base 13-04-06 à 16:33

C'est bien ça !

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Matrice dans une base 13-04-06 à 16:34

Oui lechoriste c'est exactement ce qu'a écrit Kaiser,on a l'habitude dans un \mathbb{R}-espace vectoriel E de noter \mathbb{R}\vec{u} la droite vectorielle engendrée par le vecteur \vec{u} c'est à dire l'ensemble \fbox{\{\lambda\vec{u}/\lambda\in\mathbb{R}\}} ici on a \fbox{E=\mathbb{R}_3[X]\\\vec{u}=1+X^2}

Posté par lechoriste (invité)re : Matrice dans une base 13-04-06 à 16:34

Par contre je bloque pour trouver la base de l'image de A.
J'ai posé le système suivant :
-2x + 2z = x'
-y + 6t = y'
t = t'

Je ne pense pas qu'on puisse plus échelonné le système que ca mais je ne trouve pas ma base

Posté par
kaiser Moderateur
re : Matrice dans une base 13-04-06 à 16:56

On a vu précédemment que le noyau était de dimension 1, donc d'après le théorème du rang, l'image est de dimension 3.
Il suffit alors de regarder la matrice pour trouver 3 vecteurs de l'image qui sont linéairement indépendants.

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Matrice dans une base 13-04-06 à 17:01

Tu peux aussi dire,vu que \fbox{Im(f)=Vect(f(1),f(X),f(X^2),f(X^3))} et que la famille \fbox{(f(1),f(X),f(X^3))} est libre , que \fbox{dimIm(f)=dim(\mathbb{R}_3[X])-dim(Ker(f))=4-1=3} et donc que la famille \fbox{(f(1),f(X),f(X^3))} est une base de Im(f) c'est à dire aprés simplification 3$\blue\fbox{(1,X,X^3)} Sauf erreurs...

Posté par lechoriste (invité)re : Matrice dans une base 13-04-06 à 18:17

Ok je comprends, j'ai pas trop vu encore en cours le détail sur les matrices mais je connais le théorème du rang et je comprend la démarche à suivre. Merci

Posté par lechoriste (invité)re : Matrice dans une base 13-04-06 à 18:28

je voudrais juste encore une petite précision ^^,
on me demandait de trouver les bases de l'image et du noyau de A.
Pour la base du noyau de A, on a Ker(A)=(1+X²).
Pour la base de l'image de A, on a Im(A)=(1,X,X3).

Mais ces bases sont-elles les mêmes que les bases de l'image et du noyau de f, car je vois elhor_abdelali qui parle de Im(f) et Ker(f) mais je voulais savoir si les bases de A et f sont les mêmes.

Merci beaucoup

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Matrice dans une base 13-04-06 à 19:05

Oui lechoriste , l'image (resp le noyau) d'un endomorphisme de E est aussi l'image (resp le noyau) de sa matrice relativement à n'importe quelle base de E



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