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Niveau maths spé
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Réduction

Posté par
j123456
05-11-21 à 13:37

Bonjour,
On se donne E, un \mathbb{C}-espace vectoriel de dimension finie n, u\in L(E).On suppose qu'il existe P\in\mathbb{C}[X] vérifiant P(0)=0, P'(0)\ne0 et P(u)=0.Montrer que E=Ker(u)\oplus Im(u).
u est trigonalisable mais pas forcément diagonalisable (P n'est pas forcément à racines simples).
On a l'existence de P qui annule u avec 0 comme racines mais aucune indication pour établir un lien entre P et le polynôme minimal ou caractéristique de u ..
Comme P(\lambda)=0\Rightarrow \lambda est valeur propre de u est une propriété fausse je ne vois pas comment démarrer ..
Je ne vois pas non plus comment on pourrait utiliser le théorème de décomposition des noyaux ou démontrer l'égalité « à la main »..
Un coup de pouce? Merci de votre aide

Posté par
carpediem
re : Réduction 05-11-21 à 13:51

salut

si P(0) = 0 etP(0) <> 0 alors il existe un réel a non nul  tel que P s'écrit x + ax^2 + ...

donc P(u) = uQ(u) = u(I + au + ...)

u et Q(u) sont premiers entre eux ...

Posté par
carpediem
re : Réduction 05-11-21 à 13:58

pardon ce que j'ai écrit n'est pas correct ... mais il y a peut-être une idée derrière ...

carpediem @ 05-11-2021 à 13:51

si P(0) = 0 alors il existe un polynome Q non nul  tel que P(x) = xQ(x)

donc P'(x) = Q(x) + xQ'(x)

P'(0) 0 =>Q(0) 0

u et Q(u) sont premiers entre eux ...

Posté par
carpediem
re : Réduction 05-11-21 à 14:00

Q(0) 0 => Q(x) = a + x(...) avec a non nul

donc Q(u) = aI + u(...)

Posté par
DOMOREA
Réduction 05-11-21 à 15:12

bonjour,
Ici comme le corps est C, et P(U)=0  le spectre de U  est constitué de racines de P dans C,
un des sous espaces spectraux est Ker(u) (car p(0)= 0 )

Posté par
bernardo314
re : Réduction 05-11-21 à 16:02

Bonjour,

Non désolé   Domorea  P(0)= 0  n'implique pas que 0 soit valeur spectrale.

Est-ce que tu connais le lemme des noyaux ?  Sinon suit l'idée de carpediem ....

Posté par
j123456
re : Réduction 05-11-21 à 17:31

Dites moi si cela vous paraît correct:
En reprenant l'idée de carpediem,
Le polynôme annulateur de u P est de la forme aX+bX^{2}+…+dX^{r} avec r, un entier naturel inférieur ou égal à n ( car P(0)=0 ) donc P = XQ avec Q=a+bX+…+dX^{r-1} et X et Q premiers entre eux.
D'après le théorème de décomposition des noyaux, E=Ker(u)\oplus Ker(Q(u)).
En passant cette égalité aux dimensions et en utilisant le théorème du rang, on obtient que dim(Ker(Q(u)))=rg(u), il ne faut montrer qu'une inclusion pour avoir l'égalité entre nos 2 ensembles:
Soit y\in Ker(Q(u)).Alors, Q(u(y))=0donc
y=u(\frac{1}{a}(by++du^{r-2})(a est bien différent de 0 comme carpediem l'a justifié) donc en posant x= \frac{1}{a}(by++du^{r-2}), il existe x\in E,y=u(x), y\in Im(u).
D'où le résultat
Merci de votre aide

Posté par
j123456
re : Réduction 05-11-21 à 18:05

C'est x=\frac{1}{a}(by++du^{r-2}(y)) bien sûr

Posté par
carpediem
re : Réduction 05-11-21 à 18:09

il n'y a aucune raison que r soit inférieur à n : P peut avoir n'importe quel degré ...

plutôt écrire Q(u)(y) = 0

pour le reste ça semble être ça ...

Posté par
j123456
re : Réduction 05-11-21 à 18:50

En effet ..
Merci de votre aide !

Posté par
carpediem
re : Réduction 05-11-21 à 18:53

de rien



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