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PROP 2 : R est un Q-espace vectoriel de dimension infinie

Posté par
Panter Correcteur
22-09-07 à 15:10

Bonjour, voici La proposition 2 !

Enoncé :

1) Montrer que 3$ \mathbb{R} n'est pas un espace vectoriel de dimension finie sur 3$ \mathbb{Q} .

2) Soit 3$ \lambda une racine réelle d'un polynôme 3$ P= \bigsum_{i=0}^{m} a_i X^{i} de 3$ \mathbb{Z}[X] irréductible sur 3$ \mathbb{Q} de degré 3$ m et soit 3$ M le plus grand élément de 3$\rm \{|\frac{a_i}{a_m}| , i \in \mathbb{[} 0,m \mathbb{]} \}. Montrer que 3$ |\lambda| < 1+M .

3) Si 3$ \frac{p}{q} est une valeur approchée rationnelle à 3$ \frac{1}{q} près de 3$ \lambda, montrer qu'il existe un réel strictement positif 2$ K qui ne dépend que de 3$ P, tel que : 3$ |\lambda - \frac{p}{q}| > \frac{1}{K . q^m}

4) Soit 3$ \gamma le réel 3$ \Bigsum_{k=0}^{+\infty} \frac{1}{2^{k!}}. Démontrer que la famille 3$ (\gamma^n)_{n \in \mathbb{N}} est libre dans le 3$ \mathbb{Q}-espace vectoriel 3$ \mathbb{R}.

5) En déduire que la dimension de 3$ \mathbb{R} sur le corps 3$ \mathbb{Q} est infinie.

Bonne Reflexion !

Posté par
Rodrigo
re : PROP 2 : R est un Q-espace vectoriel de dimension infinie 22-09-07 à 15:16

Est ce que la question 1 ne permet pas de conclure directement quant à la question 5 ?? Ce qui régle la question...
Je comprends pas l'interet de ta question 5...

Posté par
Panter Correcteur
re : PROP 2 : R est un Q-espace vectoriel de dimension infinie 22-09-07 à 18:01

ah oui ! désolé :

le 1) n'existe pas, c'est en fait le but de l'exercice; les questions commencent à partir de 2)

Posté par
lolo217
re : PROP 2 : R est un Q-espace vectoriel de dimension infinie 22-09-07 à 18:07

Pour le 3) qui est LA question difficile : utilises le théorème de Rolle ...et pense que tout entier non nul est plus grand que  1 . le reste est trivial qu'a tu fais ?

Posté par
Panter Correcteur
re : PROP 2 : R est un Q-espace vectoriel de dimension infinie 22-09-07 à 18:11

lolo217 : Je ne pose pas des exercices pour chercher de l'aide ! je les poste en fait pour que tout les mathiliens qui sont en supérieur en profitent (je suis prof. en fait)

Posté par
lolo217
re : PROP 2 : R est un Q-espace vectoriel de dimension infinie 22-09-07 à 18:15

ah ! désolé j'avais pas vu "proposition 2"

Par contre  m >1 est nécessaire pour le 3)

Posté par
lolo217
re : PROP 2 : R est un Q-espace vectoriel de dimension infinie 22-09-07 à 18:16

au fait tu es -sûr que le "K" ne dépend pas AUSSi de lambda ?

Posté par
lolo217
re : PROP 2 : R est un Q-espace vectoriel de dimension infinie 22-09-07 à 18:17

OK avec l'hypothèse d'approximation lambda ne dépend pas de  K (mais on pourrait s'en passer)

Posté par
Panter Correcteur
re : PROP 2 : R est un Q-espace vectoriel de dimension infinie 22-09-07 à 18:18

Ah oui !

Posté par
Panter Correcteur
re : PROP 2 : R est un Q-espace vectoriel de dimension infinie 22-09-07 à 18:24

Si vous voulez des indications, faites moi signe .

Posté par
Rodrigo
re : PROP 2 : R est un Q-espace vectoriel de dimension infinie 22-09-07 à 18:35

Non mais il y a beaucoup plus simple pour prouver ce résultat si R était de dimension finie sur Q, il serait isomorphe à un certain Q^n, et donc dénombrable... Ce qui n'est pas le cas!!

Posté par
Rodrigo
re : PROP 2 : R est un Q-espace vectoriel de dimension infinie 22-09-07 à 18:37

cela dit l'exo est quand meme interssant notement la question 3 qui défnie ce qu'on appelle les nombres mal approchables et qui sont au coeur de pleins de problèmes (conjecture d'oppenheim conjecture de Littlewood...)

Posté par
lolo217
re : PROP 2 : R est un Q-espace vectoriel de dimension infinie 22-09-07 à 20:29

Dès qu'on sait (Eisentein) que  X^n -2  est  irréductible on a l'infinitude de la dimension.

Posté par
Panter Correcteur
re : PROP 2 : R est un Q-espace vectoriel de dimension infinie 23-09-07 à 04:10

Indications :

pour la 2) : Raisonner par l'absurde .

pour la 3) : Utiliser le théorème des accroissements finis .

pour la 4) : Raisonner par l'absurde pour construire un polynôme vérifiant les hypothèses de 2) . Puis introduire une valeur approchée \frac{p}{q} = \bigsum_{k=0}^{n} \frac{1}{2^{k!}} de \gamma et appliquer le résultat de 3) .



je crois que cela va vous suffir

Posté par
stokastik
re : PROP 2 : R est un Q-espace vectoriel de dimension infinie 23-09-07 à 11:49

C'est vrai ce que dit Rodrigo : pas besoin de tout ce bazar pour montrer le résultat.

Je referais l'exo comme ça :

1) Montrer que  R  n'est pas un ev de dimension finie sur  Q.
2) On se propose de construire une famille infinie de réels libre dans le Q-ev R.
a) ..
b) ..

Posté par
1 Schumi 1
re : PROP 2 : R est un Q-espace vectoriel de dimension infinie 23-09-07 à 13:26

Merci Panter, je m'y colle dès cet aprèm à 'te exo. Merci beaucoup.

Ah, un truc aussi: à chaque fois que tu crées une nouvelle proposition, il serait intéressant que tu postes un petit message dans la topic de la proposition précédente afin que nous soyons averti.


Ayoub.

Posté par
1 Schumi 1
re : PROP 2 : R est un Q-espace vectoriel de dimension infinie 23-09-07 à 20:08

Bon, je me lance.

1) Sans passer par l'absurde et dans le cas général.
\rm
Soit \rm P(X)=\Bigsum_{k=0}^{n}a_kX^k un poly de degré unitaire à coefficients dans C. Soit z une racine de ce polynôme.
Alors:
\rm z^n+\Bigsum_{k=0}^{n-1}a_kz^k=0 soit encore: \rm z^n=-\Bigsum_{k=0}^{n-1}a_kz^k.

En passant au module et en utilisant l'inégalité triangulaire:
\rm |z|^n\le \Bigsum_{k=0}^{n-1}|a_k||z|^k

Et donc:
\rm |z|^n\le M\(\Bigsum_{k=0}^{n-1}|z|^k\).(1)

Si \rm |z|\le 1 le résultat voulu est évident, sinon, on remarque dans (1) la somme des n premiers termes d'une suité géométrique:

\rm |z|^n\le M \(\frac{|z|^n-1}{z-1}\) puis \rm\frac{|z|^n}{|z|^n-1}(z-1)\le M

On conclut en remarquant que \rm \frac{|z|^n}{|z|^n-1} \ge 1.

2) Assez trivial avec l'inégalité des accroissements finis, mais j'ai pas d'autre méthode. (on revient dans Z[X], sure). Donc, ben on y va:

\rm |P(\frac{p}{q})|=\|\frac{a_np^n+a_{n-1}p^{n-1}q}+...+a_0q^n}{q^n}\| qui est bien évidemment plus grand que 1/(q^n) puisque le numérateur est entier et ne s'annule pas (oui, p/q n'est pas racine puisque P est supposé irréductible sur Q[X]).

Le TAF donne alors:

\rm |P(\lambda)-P(\frac{p}{q})|=|P(\frac{p}{q})|\le K|\lambda-\frac{p}{q}|.
Donc on a bien l'existence de K ne dépendant que de P tel que:

\rm |\lambda-\frac{p}{q}|\le \frac{1}{Kq^n}.

Ce résultat est connu sous le nom de théorème de Liouville pour les approximations diophantiennes. Pour la remarque culturelle: Roth a démontré que "n" peut être remplacé par tout réel > 2.

3) J'y réflchis, j'y réfléchis...



Ayoub.

Posté par
Panter Correcteur
re : PROP 2 : R est un Q-espace vectoriel de dimension infinie 25-09-07 à 20:20

interessant !

Posté par
1 Schumi 1
re : PROP 2 : R est un Q-espace vectoriel de dimension infinie 25-09-07 à 20:22

Merci Panter. Ne t'inquiète pas, je réflcéhis toujours à ton problème. J'ai déjà construit le poly, je cherchela contradicion maintenant.

Posté par
1 Schumi 1
re : PROP 2 : R est un Q-espace vectoriel de dimension infinie 29-09-07 à 15:17

T'aurais pas un autre indice pour faire apparaître l'absurdité. J'ai essayé par récurrence sur n mais ça a pas l'air de marcher.

Posté par
1 Schumi 1
re : PROP 2 : R est un Q-espace vectoriel de dimension infinie 29-09-07 à 15:18

C'était une question, désolé pour la syntaxe.

Posté par
Camélia Correcteur
re : PROP 2 : R est un Q-espace vectoriel de dimension infinie 29-09-07 à 15:20

Bonjour à tous! Un argument de dénombrabilité ne suffit-il pas?

Posté par
1 Schumi 1
re : PROP 2 : R est un Q-espace vectoriel de dimension infinie 29-09-07 à 20:02

Très certainement Camélia, mais l'interêt principal est d'exhiber une famille avec.



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