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Programme de mathématiques BCPST, première année · semestre 2

Algèbre linéaire 4 – Applications linéaires et matrices

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152 exercices
Texte officiel du programme

On travaille sur $\mathbb{K} = \mathbb{R}$ le plus souvent en pratique, occasionnellement sur $\mathbb{K} = \mathbb{C}$.

On ne confondra pas matrices (ou vecteurs) lignes et matrices (ou vecteurs) colonnes.

ContenusCapacités et commentaires
Définition d’une application linéaire de $\mathbb{K}^p$ dans $\mathbb{K}^n$.
On pourra faire remarquer que certaines applications rencontrées dans d’autres chapitres (dérivation, intégration, espérance, applications du plan dans lui-même ou de l’espace dans lui-même, etc.) possèdent aussi la propriété de linéarité, sans pour autant aller plus loin.
Opérations sur les applications linéaires : addition, multiplication par un scalaire, composition, réciproque. Propriétés de ces opérations.
Noyau, image. Lien avec : $f$ injective, $f$ surjective, $f$ bijective.
Détermination d’une application linéaire par l’image des vecteurs d’une base. Matrice d’une application linéaire dans des bases.
Matrice de la somme de deux applications linéaires, du produit par un scalaire d’une application linéaire, de la composée de deux applications linéaires, de l’application réciproque.
Rang d’une application linéaire.
On fait le lien entre les différentes notions de rang, vues à propos des systèmes, des familles de vecteurs, des matrices et des applications linéaires.
Théorème du rang.
La démonstration n’est pas exigible.
L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 4284

Soit \(\varphi : {\R_n[X]} \to {\R^{n+1}}, P \mapsto {(a_0,\dots,a_n)}\) avec ...

L1 Algèbre Polynôme, fraction rationnelle

exo7 430

Soit \(n \in \Nn^*\) fixé et \({\Delta} : {\Rr_n [X]} \mapsto {\Rr_n [X]}\), ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4807

Soient \(x_1,\dots,x_n \in \R\) distincts. À ...

L2 Géométrie Géométrie affine dans le plan et dans l'espace

exo7 4875

Soit \({\cal P}\) un plan, et \(f : {\cal P} \to {\cal P}\) une application affin ...

L1 Algèbre Espace vectoriel solution

exo7 5182

Soit \(E=\Rr[X]\) le \(\Rr\)-espace vectoriel des polynômes à coefficients réels. ...

L1 Algèbre Espace vectoriel solution

exo7 5185

Soit \(\Kk\) un sous-corps de \(\Cc\) et \(E\) u ...

L1 Algèbre Application linéaire solution

exo7 5187

Soient \((e_i)_{1\leq i\leq 4}\) la base canonique de \(\Rr^4\) et ...

L1 Algèbre Application linéaire solution

exo7 5189

Soit \(f\in\mathcal{L}(\Rr^2)\). Pour \((x,y)\in\Rr^2\), on pose ...

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 5257

Soit \(u\) l’endomorphisme de \(\Rr^3\) dont la matrice dans la base canonique ...

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 5259

Soit \(u\) l’endomorphisme de \(\Rr^3\) dont la matrice dans la base canonique ...

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 5260

Soit ...

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 5261

Soit \(f\) un endomorphisme de \(\Rr^3\), nilpotent d’indice ...

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 5266

Soit \(A\in\mathcal{M}_{3,2}(\Rr)\) et \(B\in\mathcal{M}_{2,3}(\Rr)\) telles que  ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 5271

Soit \(f\) qui, à \(P\in\Rr_{2n}[X]\) associe ...

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 5272

Soit \(A\in\mathcal{M}_n(\Cc)\) telle que :  ...

L2 Algèbre Espace euclidien, espace normé solution

exo7 5487

Soit \(a\) un vecteur non nul de l’espce euclidien \(\Rr^3\). On définit ...

L1 Algèbre Espace vectoriel solution

exo7 5580

Soient \(E\) et \(F\) deux espaces vectoriels de dimension finie et soient ...

L1 Algèbre Espace vectoriel solution

exo7 5581

Soient \(E\), \(F\) et \(G\), trois ...

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 5585

Soient \(A\in\mathcal{M}_{3,2}(\Rr)\) et \(B\in\mathcal{M}_{2,3}(\Rr)\) telles qu ...

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 5595

Soit \(G\) un sous-groupe de \(GL(E)\) avec ...

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 5612

Calculer l’inverse de ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire solution

exo7 5615

Soit \(A\) une matrice carrée de format \(n\). ...

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 5621

Soient \(A\) une matrice carrée de format \(n\) et ...

L2 Algèbre Espace euclidien, espace normé solution

exo7 5631

Soit \(E\) un \(\Kk\)-espace vectoriel et ...

L2 Algèbre Espace euclidien, espace normé solution

exo7 5796

Soit \(f\) une application de \(\Cc\) dans ...

L3 Topologie Continuité, uniforme continuité

exo7 6073

Soit \(E\) et \(F\) deux espaces vectoriels normés et on note ...

L3 Calcul différentiel Différentiabilité, calcul de différentielles solution

exo7 6258

Soit \(E\) et \(F\) deux evn sur \(\Cc\). Une ap ...

L3 Equation différentielle Solution maximale

exo7 6318

On considère l’équation différentielle du second ordre \[({\cal E})\quad\quad y''+ y=f(x)\] où ...

L3 Equation différentielle Autre

exo7 6363

Soit \(A\in {\cal L}(\Rr^n)\) et \(0<\rho=\sup\{|\lambda|;\ \lambda\) valeur p ...

L3 Algèbre et géométrie Isométrie euclidienne

exo7 6388

Déterminer la nature des applications suivantes : \(\Rr^2 \rightarrow \Rr^2\), ...

L3 Algèbre et géométrie Groupe orthogonal et quaternions

exo7 6411

Rappelons qu’une application \(g\in SO(3)\) est dite retournement si ...

L2 Algèbre Groupe, anneau, corps

exo7 7315

Soit \(D ~:~ \R[X] \rightarrow \R[X]\) l’application de dérivation. Est-ce un morphisme de groupes ? Un morphisme ...

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 7411

Soit \(f : \Rr^3 \rightarrow \Rr^3\) l’application linéaire définie par ...

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 7412

Soit \(\R[X]\) l’ensemble de polynômes dans \(\R\) et soit ...

L2 Géométrie Géométrie affine dans le plan et dans l'espace

exo7 7432

Soit le plan affine \(E\) muni du repère cartésien \((A,\vec{u},\vec{v})\). On co ...

L2 Géométrie Géométrie affine dans le plan et dans l'espace

exo7 7438

Dans l’espace affine \(\Rr^3\) muni d’un repère affine \(A_0,A_1,A_2,A_3\), donne ...

L2 Géométrie Géométrie affine dans le plan et dans l'espace

exo7 7445

Soit \((E,<.>)\) un espace vectoriel euclidien. Répondre par vrai ou faux, puis dire sous quelles hypothèses ...

L2 Géométrie Géométrie affine dans le plan et dans l'espace

exo7 7463

Soit \(E\) un espace affine euclidien de dimension \(3\) muni d’un repère cartési ...

L2 Géométrie Géométrie affine dans le plan et dans l'espace

exo7 7492

Dans l’espace affine \(E\) réel, muni d’un repère cartésien ...

L2 Géométrie Géométrie affine dans le plan et dans l'espace

exo7 7494

Dans l’espace affine \(E\) réel, muni d’un repère cartésien ...

L2 Géométrie Géométrie affine euclidienne

exo7 7501

Soit \(P\) un plan affine et \((A,B,C)\) un repère affine. Donner la condition d’ ...

L1 Algèbre Application linéaire solution

exo7 929

Déterminer si les applications \(f_{i}\) suivantes sont linéaires : ...

L1 Algèbre Application linéaire

exo7 931

Soient \(F\) et \(G\) deux sous-espaces vectoriels de ...

L1 Algèbre Application linéaire

exo7 932

Soit \(f\) une application linéaire de \(\Rr^n\) dans ...

L1 Algèbre Application linéaire

exo7 933

Soient : \(E\), \(F\) et \(G\) trois sous espace ...

L1 Algèbre Application linéaire solution

exo7 951

Donner des exemples d’applications linéaires de \(\Rr^{2}\) dans \(\Rr^{2}\) véri ...

L1 Algèbre Application linéaire

exo7 953

Soit \((\vec{e_1}, \vec{e_2}, \vec{e_3})\) une base de \(\Rr^3\), et ...

L1 Algèbre Application linéaire solution

exo7 956

Pour les applications linéaires suivantes, déterminer \(\ker f_i\) et \(\Im f_i\) ...

L1 Algèbre Application linéaire

exo7 962

Montrer que si \(p<q\) il n’existe pas d’application linéaire surjective de ...

L3 Analyse de données Réseaux de neurones solution

Réseau entièrement linéaire : équivalence avec un neurone simple

On considère un réseau \(1 \to 3 \to 1\) dont toutes les activations sont linéaires (identité).