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structures algebriques

Posté par
aya4545
04-06-22 à 20:39

bonjour
priere m orienter pour depasser ce blocage
On rapelle que : (M2 (R), +, ×) est un anneau unitaire , (M2 (R), +, ·) est un espace vectoriel réel
(C, +, ×) est un corps commutatif et (C, +, ·) est un espace vectoriel réel .
Pour tout  reel a et b
\begin{pmatrix}
 \\ a+3b & b 
 \\ -2b & a
 \\ \end{pmatrix}=M_{(a,b)}
 \\ 
 \\ 
 \\ \begin{pmatrix}
 \\ 0& 0\\
 \\ 0 & 0
 \\ \end{pmatrix} =\theta
 \\ 
 \\ \begin{pmatrix}
 \\ 1 & 0\\
 \\ 0 & 1
 \\ \end{pmatrix} =I
 \\ 
 \\ \begin{pmatrix}
 \\ 3& 1\\
 \\ -2 & 0\end{pmatrix}  =A
On considère l'ensemble : E ={ M(a, b) / a, b∈ R}
1. a) Montrer que (E, +, .) est un espace vectoriel réel .
b) Montrer que la famille B = (I, A) est une base de l'espace vectoriel (E, +, .)et déduire dimE .
2. a) Vérifier que   A^{2} = -2\times I + 3\times A et déduire que A est inversible dans (M2(R), ×)

b) Montrer que l inverse de A est un element de E et déterminer son couple de coordoonnées dans la base B .

c) Montrer que (A, A−1)est une base l'espace vectoriel (E, +, .) .
3. Montrer que (E, +, ×) est un anneau commutatif unitaire non intégre .
On posera U l'ensemble des éléments inversibles et D l'ensemble des des diviseurs de zéro dans l'anneau
(E, +, ×) . ( On rappelle que (U, ×) est un groupe
4. a) Montrer que pour tout M(a, b) \in E-{O}\quad  M(a, b) \in D \iff (a + b) (a + 2b) = 0
b) Montrer que pour tout M(a, b) \in E- {O}    \quad M(a, b) \in U\iff (a + b) (a + 2b) \neq 0
c) Montrer que H =\lbrace M(a, b) \in  E/a^2 + 3ab + 2b^2 = 1\rbrace
est un sous groupe de (U, ×) .



je bloque dans 4) a)
NB la propritée  M inversible ssi son determinant est non nul
n est plus au programme

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : structures algebriques 04-06-22 à 22:20

Bonsoir,
Une piste, peut-être pas la plus simple :
(aI+bA)(a'I+b'A) = est équivalent à
aa'-2bb' = 0 et ab'+a'b+3bb' = 0.
Traiter à part les cas où bb' = 0.
Si b et b' non nul, on trouve
(a/b)(a'/b') =2 et (a/b)+(a'/b') =-3.
Ce qui permet de trouver les valeurs possibles de a/b.
Vérifier ensuite que aI+bA est bien diviseur de 0 pour ces valeurs.

Posté par
aya4545
re : structures algebriques 04-06-22 à 23:05

bonsoir et merci Sylvieg
premier cas si     bb'\neq 0
\frac ab+\frac{a'}{b'}=-3 et \frac ab \times \frac{a'}{b'}=2\implies  \frac ab =-1  ou \frac ab =-3
 \\  \implies a+b=0 ou a+3b=0
 \\ \implies (a+b)(a+3b)=0
je verifie  que  aI+bA est bien diviseur de 0 pour a+b=0 ou a+3b=0 .

Posté par
aya4545
re : structures algebriques 05-06-22 à 00:18

mais attend Sylvieg avant d etudier la reciproque et le second cas une idée me vient à la tete je pense qu elle est bonne
considerone le systeme (S)

aa'-2bb' = 0 et ab'+a'b+3bb' = 0. avec  (a,b) \neq (0,0)
ou a' et b' des inconnues    et a et b des parametres reels

ona   d une part (0,0) =(a',b') solution de (S)
d autre  part (a',b')\neq (0,0) aussi solution de (S)(puisue M(a',b') un diviseur de 0

ssi (S) n est pas un systeme de Grammer ssi detM(a,b) =0 d ou le resultat

Posté par
aya4545
re : structures algebriques 05-06-22 à 00:47

reciproquement
a/b=-1 donc a'/b'=-2
ona (aI +bA)(a'I+b'A)=a(I-A)a'(I-1/2A)=0

a/b=-2 donc a'/b'=-1
(-2bI+bA)(a'I-a'A)=ba'(-2I+A)(I-A)=0

reste a traiter le cas bb'=0
mais sans oublier que M(a,b)\neq (0,0) \implies (a,b) \neq (0,0)
supposons b\neq 0 \implies b'=0  

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : structures algebriques 05-06-22 à 09:09

Bonjour,
Une erreur à 23h05 :
C'est a/b =-1 ou a/b =-2 .

Ton idée de 00h18 est la bonne
Je pense qu'alors il est inutile de séparer en 2 cas, et de faire une réciproque.
Pour a et b réels donnés et x et y inconnues réelles, on cherche quand
(aI+bA)(xI+yA) = a des solutions autres que (0,0).
C'est équivalent, pour le système suivant, de ne pas être un système de Cramer :
ax - 2by = 0
bx + (a+3b)y = 0

Posté par
aya4545
re : structures algebriques 05-06-22 à 10:28

bonjour
merci Sylvieg
je ne vois pas pourquoi on ne peut pas dire pour un eleve de terminal sc maths : que dans l ensembles des matrices (M_2(\R),\times)
M inversible ssi son determinant est non nul

de meme si f est un isomorphisme de (E,*) \to (F,T) il se trouve parfois que l ensemble a transferer ses propritées soit (F,T)  mais aussi ici la proprietée :
l isomorphisme  reciproque d un isomorphisme  est un isomorphisme   n est plus au programme
et pour y remedier il fallait considerer g=f^{-1} et montrer que g est un isomorphisme de  (F,T)\to(E,*)

merci Sylvieg et bonne journée

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : structures algebriques 05-06-22 à 11:08

Oui, pour (M_2(\R),\times) l'équivalence entre inversible et déterminant non nul est facile à démontrer si l'on sait caractériser les systèmes de Cramer pour deux équations à deux inconnues.
Mais avec (M_n(\R),\times) où n entier naturel quelconque, c'est moins évident.
Ça dépend de ce qui est connu sur les systèmes de n équations à n inconnues.
Bonne journée à toi aussi.

Posté par
carpediem
re : structures algebriques 05-06-22 à 11:30

salut

en France en terminale on ne parle même pas des anneaux et espaces vectoriels donc encore moins de M2(R)

4/ puisqu'on donne la réponse qu'as-tu fais au minimum pour (commencer à) y répondre ?

Posté par
aya4545
re : structures algebriques 05-06-22 à 16:41

bonjour
M_{(a,b)} diviseur de zero \iff  \exists M_{(x,y)}\neq \theta et M_{(a,b)} \times M_{(x,y)}=\theta (mtrice nulle)  
(aI+bA)(xI+yA) =  a des solutions autres que (0,0).
C'est équivalent, pour le système suivant, de ne pas être un système de Cramer :
ax - 2by = 0
bx + (a+3b)y = 0
ssi det S=0 ssi a(a+3b) +2b^2=0 \iff (a+b)(a+2b)=0

Posté par
carpediem
re : structures algebriques 05-06-22 à 16:52

je ne comprends pas pourquoi tu ne développe par l'équation (aI + bA)(xI + yA) = O pour obtenir un système de quatre équations en les inconnues a et b ...

Posté par
aya4545
re : structures algebriques 05-06-22 à 17:20

bonjour carpediem
c est deja fait  voir  le message de Sylvieg  4/6/22  a 22h20
et mon message le meme jour  à 23h05 et merci

Posté par
carpediem
re : structures algebriques 05-06-22 à 17:31

ben non je ne vois que deux équations alors qu'il devrait y en avoir quatre ...

Posté par
aya4545
re : structures algebriques 05-06-22 à 17:31

pour 4)c)
pour c)
  
   *H\neq \varnothing en effet I\in H
  * H inclu  dans U
en effet M(a,b) \in H \iff a^2 +3ab+b^2 =1 \iff (a+b)(a+2b) =1 \implies   (a+b)(a+2b)\neq 0  \implies  M(a,b)\in U
*on montre d avance det (M(ab)\times M(c,d))=det M(ab)\times  det M(cd)

Posté par
aya4545
re : structures algebriques 05-06-22 à 17:37

je cherche suivant votre piste
pour avoir 4equations

Posté par
carpediem
re : structures algebriques 05-06-22 à 17:46

une égalité de matrice 2 x 2 conduit à quatre égalités ...

Posté par
larrech
re : structures algebriques 05-06-22 à 18:22

Bonjour,

@aya4545  En développant et en utilisant les questions précédentes, tu vas obtenir

(aI+bA)(a'I+b'A)= (aa'-2bb') I +(ab'+a'b+3bb') A

Or  {I, A} est une base de E.

le produit sera nul ssi les 2 coefficients sont nuls, ce que tu as déjà exploité

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : structures algebriques 05-06-22 à 19:14

@ larrech,
Cette piste a déjà été donnée dans le message de ce matin à 9h09, avec x et y au lieu de a' et b'.
A partir d'une idée de aya4545.

@carpediem
Cette piste ne donne effectivement que 2 équations et pas 4.

Posté par
larrech
re : structures algebriques 05-06-22 à 19:17

@Sylvieg Bonjour,

Oui j'avais bien vu et tout le mérite t'en revient, mais c'est l'histoire des 4 équations qui m'a fait réagir et le fait de voir aya4545 repartir dans des calculs inutiles. C'est tout.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : structures algebriques 05-06-22 à 19:21

D'accord, mais le mérite revient à aya4545
Je te laisse répondre pour 4)c) car je ne vais plus être disponible.

Posté par
carpediem
re : structures algebriques 05-06-22 à 20:11

larrech (et Sylvieg et aya4545)  : ok merci d'avoir résolu "mon pb" !!!

en fait je partais sur l'égalité des coefficients des matrices sans penser au fait que (I, A) est une base ...

désolé de vous avoir dérangé ...



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