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Noyau d'une application linéaire

Posté par
termina123
24-06-21 à 20:21

Bonjour
Soit f:M\in \mathcal{M}_n ({\mathbb{C}})\mapsto M+Tr(M)I_n

1) Déterminer le noyau de f
Mker(f)M=-Tr(M)In
D'où MVect(In) et ker(f)Vect(In) mais il n'y a pas double inclusion et le noyau de f est le singleton 0 ?

Posté par
carpediem
re : Noyau d'une application linéaire 24-06-21 à 20:42

salut

il est évident que si A = B alors Tr (A) = Tr (B)

donc M = - Tr (M) I => Tr (M)= -n Tr (M) => Tr( M) = 0

Posté par
termina123
re : Noyau d'une application linéaire 24-06-21 à 21:48

On a donc ker(f)ker(Tr)
En écrivant le système lié à M=-Tr(M)I, je trouve que tous les coefficients de M sont nuls

Posté par
lafol Moderateur
re : Noyau d'une application linéaire 24-06-21 à 22:54

Bonjour
quel besoin d'écrire un système ? tu as M = -Tr(M)I et Tr(M) = 0 donc M = -0*I = matrice nulle, non ?

Posté par
termina123
re : Noyau d'une application linéaire 25-06-21 à 02:28

Oui tout à fait
J'ai fini l'exercice les questions étaient :
1)Mq f est un endomorphisme de Mn(C)
2)Noyau et rang de f
3)Polynôme annulateur de f de degré 2?
4)f diagonalisable? Inversible ? Application réciproque

Juste pour 3) j'ai fait f o f pour avoir un polynôme annulateur de degré 2 je trouve P(X)=(X-1)(X-(n+1)) c'est un coup de chance que les racines de ce polynômes sont des valeurs propres de f ?

Posté par
lafol Moderateur
re : Noyau d'une application linéaire 26-06-21 à 23:18

tu as déjà entendu parler de polynôme minimal ? du th de Cayley ?

Posté par
termina123
re : Noyau d'une application linéaire 27-06-21 à 00:01

Oui mais la j'ai juste un polynôme annulateur de f normalement ses racines sont pas uniquement les valeurs propres de f

Posté par
GBZM
re : Noyau d'une application linéaire 27-06-21 à 08:38

Bonjour,

Si P est un polynôme annulateur, les valeurs propres sont racines de P.  Il peut y avoir effectivement d'autres racines. Mais si a est une racine de P qui n'est pas valeur propre, alors le quotient de P par (X-a) est encore polynôme annulateur (vois-tu pourquoi ?).

Est-ce que cela ne te suffit pas pour voir que ton polynôme de degré 2 est bien le polynôme minimal de f ?

Posté par
termina123
re : Noyau d'une application linéaire 28-06-21 à 03:01

Bonjour
On suppose que 1 n'est pas valeur propre, on divise P par X-1, on obtient P(X)=(X-(n+1)) qui annule f
Donc f(M)=(n+1)M et ça c'est pas vrai donc 1 est valeur propre
Par contre j'ai pas vu pourquoi le quotient de P par X-a est encore un polynôme annulateur de f

Posté par
GBZM
re : Noyau d'une application linéaire 28-06-21 à 07:47

Si a n'est pas valeur propre de f, que peux-tu dire de f-a\mathrm{Id} ?

Posté par
termina123
re : Noyau d'une application linéaire 29-06-21 à 03:12

On peut dire que f-aI_d \neq 0
On avait P(X)=(X-a)(X-\lambda _1)^{x_1}... qui annule f
Donc P(f)=(f-aI_d)(f-\lambda _1 I_d)^{x_1}...=0 avec f-aI_d \neq 0
Donc (f-\lambda _1 I_d)^{x_1}...=0 et P(X)=(f-\lambda _1 I_d)^{x_1}... est un polynôme annulateur de f

Posté par
GBZM
re : Noyau d'une application linéaire 29-06-21 à 06:27

Non, ça ne va pas.

Tu fais une grosse erreur : tu penses que si on a deux endomorphisme non nuls g et h, alors leur composé gh est non nul. Ce n'est pas vrai ! Pense à un contre-exemple.

Mais si a n'est pas valeur propre de f, tu peux dire plus de f-a\mathrm{Id}.

Posté par
termina123
re : Noyau d'une application linéaire 30-06-21 à 01:34

avec f:M\mapsto I_n et g:M\mapsto M-I_n, f et g ne sont pas l'endomorphisme nul mais la composée gf l'est

f-aI_d est inversible on a (f-aI_d)(f-\lambda _1)^{x_1}...=0 on compose par (f-aI_d)^{-1 et on obtient (f-\lambda _1)^{x_1}...=0 donc P(X)=(X-\lambda_1)^{x_1}... est un polynôme annulateur de f

Posté par
GBZM
re : Noyau d'une application linéaire 30-06-21 à 09:37

OK pour ton deuxième paragraphe.

Pas OK pour le premier, puisque ni ton f ni ton g ne sont des endomorphismes de l'espace des matrices.

Posté par
termina123
re : Noyau d'une application linéaire 30-06-21 à 18:08

On peut prendre f:(x,y)\mapsto (y,y) et g:(x,y)\mapsto (x-y,x-y)
On a gf qui est nul

Posté par
GBZM
re : Noyau d'une application linéaire 30-06-21 à 22:39

Oui, j'aime mieux ça.



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