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Niveau Licence Maths 1e ann
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Vecteurs propres

Posté par
darkenit123
22-10-17 à 12:01

Bonjour,
Soit E = R[X] l'espace vectoriel des polynômes et ϕ dans E l'application linéaire tel que
ϕ(P) = (2X + 1)P + (1 − X^2)*P'
Soit f sa restriction sur R2[X],
Je dois trouver les valeurs propres et vecteurs propres SANS utiliser la représentation matricielle...
Et en déduire les vecteurs propres de ϕ.
HELP

Posté par
carpediem
re : Vecteurs propres 22-10-17 à 12:04

salut

on cherche donc les polynomes P tels qu'il existe un réel k tel que f(P) = kP

or P est un polynome de degré 2 ...

Posté par
darkenit123
re : Vecteurs propres 22-10-17 à 12:25

Si je prends P=1
je trouve alors f(1)=2x+1
donc 2x+1 = k ?

Posté par
carpediem
re : Vecteurs propres 22-10-17 à 12:54

n'importe quoi !!!

x est la variable !!!

comment s'écrit un polynome de degré 2 ?

Posté par
luzak
re : Vecteurs propres 22-10-17 à 13:04

Bonjour !
1. La restriction de \Phi à \R_2[X] est-il un endomorphisme ? Sinon on ne parle pas de vecteurs propres !
2. Si tu prends P=1 de degré 0, tu trouves f(P) de degré 1 et il n'y a pas de réels k tels que f(P)=kP.

Posté par
darkenit123
re : Vecteurs propres 22-10-17 à 13:28

si je prends P=X
f(P)= (X+1+1/X)*P

Posté par
carpediem
re : Vecteurs propres 22-10-17 à 13:34

mais arrête de prendre des polynômes et lis ce qu'on t'écrit !!!

Posté par
darkenit123
re : Vecteurs propres 22-10-17 à 13:39

ok,
je pose P = a +bx +cx^2 (polynôme de degré 2)
si je développe f(P) je trouve
2ax +bx^2+a+bx+3cx+b

Posté par
darkenit123
re : Vecteurs propres 22-10-17 à 14:01

Non pas du tout, je me suis trompé précédemment
lorsque je développe je me retrouve à résoudre le système f(p) =kp
ka=a+b
kb=2a+b+2c
kc=a+b

Posté par
lafol Moderateur
re : Vecteurs propres 22-10-17 à 14:20

Bonjour

Et bien vas-y, résous, qu'est-ce que tu attends ?

Posté par
darkenit123
re : Vecteurs propres 22-10-17 à 16:48

C'est ça le problème, j'ai essayé de le résoudre sur maxima mais rien n'y fait...
Je suppose que je ne suis pas sur la bonne voie

Posté par
lafol Moderateur
re : Vecteurs propres 22-10-17 à 16:49

montre ce que tu as obtenu
le problème numéro un de maxima, c'est qu'il ne se soucie pas de diviser par zéro ....

Posté par
darkenit123
re : Vecteurs propres 22-10-17 à 16:52

Voilà j'espère que vous pourrez voir la photo

Vecteurs propres

Posté par
lafol Moderateur
re : Vecteurs propres 22-10-17 à 16:53

Wolfram alpha ne fait aucune difficulté, lui :

Posté par
lafol Moderateur
re : Vecteurs propres 22-10-17 à 16:55

déjà, maxima, c'est une bête machine, si tu ne lui donnes pas d'équations pas étonnant qu'il ne résolve rien .... où sont les signe "=" de tes équations ?
Ensuite, tes inconnues sont a,b,c. Ici k n'est qu'un paramètre, selon lequel il faudra discuter ....

Posté par
darkenit123
re : Vecteurs propres 22-10-17 à 17:01

En effet, avec ces valeurs propres je peux calculer les vecteurs propres :
1-x^2
1-2*x+x^2
1+2*x+2*x^2
est ce que je peux alors simplement en déduire que ces vecteurs sont aussi les vecteurs propres de ϕ

Posté par
lafol Moderateur
re : Vecteurs propres 22-10-17 à 17:05

Déjà ce ne sont pas LES vecteurs propres, mais DES vecteurs propres
ensuite pour ta question, il te suffit de calculer ϕ(1-x²) pour voir si tu obtiens ou pas un multiple de 1-x², idem pour 1-2x+x² et 1 + 2x+ 2x² ....

Posté par
lafol Moderateur
re : Vecteurs propres 22-10-17 à 17:06

je ne comprends pas d'où tu sors 1 - x², on n'a jamais b = 0 dans les résultats de Wolfram ...

Posté par
lafol Moderateur
re : Vecteurs propres 22-10-17 à 17:08

ah, je vois que 14h01 ne dit pas pareil que le post précédent, je n'ai peut-être pas utilisé le bon système

Posté par
lafol Moderateur
re : Vecteurs propres 22-10-17 à 17:11

aussi bien, les deux sont faux ....

Posté par
lafol Moderateur
re : Vecteurs propres 22-10-17 à 17:13

et 17h01 est faux aussi ... (les deux premiers polynômes, ok, le dernier non)

Posté par
luzak
re : Vecteurs propres 22-10-17 à 17:33

maxima ! wolfram ! : vous en avez de la chance d'avoir ces beaux outils !

Méthode antédiluvienne :
Il est visible que si a=0 on a aussi b=c=0.
En prenant a=1 il vient (c-1)(k-1)=0.
Pour k=1 on aura b=0,\;c=-1 : polynôme X^2-1
Pour c=1 il vient b^2=4 : polynômes (X-1)^2,\;(X+1)^2.

Posté par
luzak
re : Vecteurs propres 22-10-17 à 23:47

En renfort de potage (comme aurait dit Jean-Baptiste...Poquelin) quand on sort de \R_2[X] l'application linéaire \Phi n'est pas un endomorphisme.
A-t-on alors le droit (c'est une question, je pense que non) de parler de vecteurs propres pour \Phi ?

J'essaie de répondre à ça :

Citation :
est ce que je peux alors simplement en déduire que ces vecteurs sont aussi les vecteurs propres de ϕ

Posté par
luzak
re : Vecteurs propres 23-10-17 à 08:07

Bonjour !
Un point de vue souvent négligé permet parfois d'éviter des identifications laborieuses dans ce genre de problème. Ici, les polynômes étant de degré 2, l'intérêt est moins visible.

L'idée consiste à considérer les fonctions polynômes comme des cas particuliers de fonctions de classe C^1 sur \R et de chercher les solutions (fonctions polynômes) de l'équation différentielle provenant de \Phi(P)=kP.

Dans le cas présent, sur les intervalles de \R\setminus\{-1,1\}, les solutions f_k sont de la forme f_k(t)=(t-1)^{\frac{3-k}2}(t+1)^{\frac{k+1}2}.
Déjà, la somme des exposants étant 2, seuls des polynômes de degré 2 sont en cause. Ce qui confirme le choix fait par l'énoncé, mais ici on voit que c'est nécessaire.

Par ailleurs, pour \dfrac{3-k}2\in\{0,1,2\} on obtient sans difficulté :
f_3(t)=(t-1)^0(t+1)^2=(t+1)^2
f_1(t)=(t-1)^1(t+1)^1=t^2-1
f_{-1}(t)=(t-1)^2(t+1)^0=(t+1)^2

On obtient simultanément les polynômes et les valeurs propres associées...

Posté par
lafol Moderateur
re : Vecteurs propres 23-10-17 à 18:36

luzak @ 22-10-2017 à 23:47

En renfort de potage (comme aurait dit Jean-Baptiste...Poquelin) quand on sort de \R_2[X] l'application linéaire \Phi n'est pas un endomorphisme.
A-t-on alors le droit (c'est une question, je pense que non) de parler de vecteurs propres pour \Phi ?

J'essaie de répondre à ça :
Citation :
est ce que je peux alors simplement en déduire que ces vecteurs sont aussi les vecteurs propres de ϕ


dans E, c'en est bien un, non ?

Posté par
Razes
re : Vecteurs propres 23-10-17 à 19:53

Bonjour,

darkenit123 @ 22-10-2017 à 13:39

ok,
je pose P = a +bx +cx^2 (polynôme de degré 2)
si je développe f(P) je trouve
2ax +bx^2+a+bx+3cx+b
Depuis le lycée, on note le trinômes P(X)=aX^2+bX+c, peut-être ce n'est pas important pour toi mais certains automatismes nous évitent des erreurs.

darkenit123 @ 22-10-2017 à 14:01

Non pas du tout, je me suis trompé précédemment
lorsque je développe je me retrouve à résoudre le système f(p) =kp
ka=a+b
kb=2a+b+2c
kc=a+b
Ton système est faux.

Pas besoin logiciel pour calculer un déterminant.

Posté par
lafol Moderateur
re : Vecteurs propres 24-10-17 à 00:12

Quel intérêt de lui redire que son système est faux, plus de 24h après ?
Par ailleurs quand la base canonique est (1,X,X^2), il est naturel d'écrire a +bX+cX^2... Il faut savoir sortir de ses automathismes...



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