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Programme de mathématiques MP, MPI

Réduction des endomorphismes et des matrices carrées

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Texte officiel du programme

La réduction des endomorphismes et des matrices carrées prolonge les notions d’algèbre linéaire vues en première année. Elle trouve des applications et des illustrations dans d’autres domaines du programme (topologie, équations différentielles, systèmes dynamiques discrets, chaînes de Markov). Elle permet également de tisser des liens entre l’algèbre linéaire et l’algèbre générale, notamment polynomiale.

Le but de cette section est de donner une introduction substantielle au problème de la réduction. Les approches sont de deux types, qu’il convient d’identifier : la première, de nature géométrique, repose sur les notions de sous-espace stable et d’éléments propres ; la seconde, plus algébrique, fait appel aux polynômes annulateurs.

Sans soulever de difficulté, on signale que les notions d’algèbre linéaire étudiées en première année s’étendent au cas d’un corps de base quelconque. Pour éviter les difficultés liées aux polynômes en caractéristique non nulle, la section est traité sous l’hypothèse que $\mathbb{K}$ est un sous-corps de $\mathbb{C}$.

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 3543

Soient \(E\) un ev de dimension finie sur \(\C\) et ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3544

Soit ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 3545

Soit \(E = K_n[X]\) et \(u : E \to E, P \mapsto {X^nP(1/X).}\)

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3546

Soit \(A \in \mathcal{M}_n(\C)\) telle que \(A = A^{-1}\). ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3547

Soit \(E\) un ev de dimension finie et \(u \in \mathcal{L}(E)\) tel que ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 3548

Soit \(E\) un \(\C\)-ev de dimension finie et ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3549

Soit \(A\in\mathcal{M}_n(\C)\) inversible diagonalisable et ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3550

Soit \(E\) un espace vectoriel de dimension \(n\) et ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3551

Soit \(A \in \mathcal{M}_n(\R)\) telle que \(A^3 = A + I\). Montrer que ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 3552

Soit \(A \in \mathcal{M}_n(\R)\) telle que \(A^3 + A^2 + A = 0\). Montrer que ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3553

Soit \(A \in \mathcal{M}_n(\C)\) telle que \(A^n = I\) et ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3554

Soit \(A \in \mathcal{M}_n(\R)\). On suppose que les valeurs propres de \(A\) son ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 3555

Soit \(E\) un \(K\)-ev de dimension finie et ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3556

Soit \(f\) un endomorphisme diagonalisable d’un ev \(E\) de dimension finie, ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3557

Soit \(E\) un \(\C\)-ev de dimension  ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 3558

Soit \(E\) un ev de dimension finie et \(u\in \mathcal{L}(E)\) tel que ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 3559

Soit \(M \in \mathcal{M}_{3}(\R)\) telle que \(M \ne I\), et ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3560

Soient \(u,v,h\) trois endomorphismes de \(\R^n\) tels que : ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 3561

Soient \(K\subset L\) deux corps et \(A\in \mathcal{M}_n(K)\). On note ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 3562

Soit \(A\in\mathcal{M}_n(K)\). Montrer que \(\chi_A\) et ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3563

Caractériser les polynômes \(P\) tels que : \(\forall\ A\in\mathcal{M}_n(\C)\), ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3564

Soient \(A,B,C\in\mathcal{M}_n(\C)\) telles que \(AC = CB\) et ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3565

Le polynôme \(X^{4}+X^{3}+2X^{2}+X+1\) peut-il être le polynôme minimal d’u ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3566

Soit \(E\) un \(K\)-ev de dimension \(n\). Soit ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier

exo7 3567

Soit \(A \in \mathcal{M}_n(K)\). Déterminer les scalaires \(\lambda\) et les matr ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier solution

exo7 3568

Soit \(E\) un espace vectoriel de dimension finie et \(u\in\mathcal{L}(E)\). On c ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier solution

exo7 3570

Soit \(p \in \mathcal{L}(E)\) une projection et ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier

exo7 3571

Soit \(E\) un \(K\)-ev de dimension finie et ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier solution

exo7 3572

Soient \(u,v\) deux endomorphisme d’un espace vectoriel \(E\) non nul tels que ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier

exo7 3573

Soit \(E\) un ev réel de dimension finie et \(f,g\in \mathcal{L}(E)\), ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier solution

exo7 3574

Soit \(f\) un endomorphisme de \(E\) (ev de dimension finie sur ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier solution

exo7 3575

Soit \(E\) un espace vectoriel de dimension \(n\) finie, ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier solution

exo7 3576

Soit \(\Phi : {\mathcal{M}_n(\C)}\to {\mathcal{M}_n(\C)}\) un automorphisme d’ev tel que : ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3578

Soit ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 3579

Soit \(E\) un \(K\)-ev de dimension finie et ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3580

Quelles sont les matrices \(A \in \mathcal{M}_{3}(\C)\) telles que \(A^3\) est se ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 3581

Soit \(A\in\mathcal{M}_n(\C)\). Montrer qu’il existe deux matrices \(D,N\) telles ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 3582

Montrer qu’une matrice compagnon est semblable à sa transposée. En déduire que pour toute \(M\in\mathcal{M}_n(K)\) ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3583

Soit \(f\in\mathcal{L}(\R^3)\) telle que \(\mathrm{Spec}(f) = \{\lambda\}\) et ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3585

Soit \(A=\begin{pmatrix}-1&2&1\cr2&-1&-1\cr-4&4&3\cr\end{pmatrix}\).

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3586

Soit \(A \in \mathcal{M}_{3}(\R)\) ayant pour valeurs propres \(1,-2,2\), et ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3587

Soit \((u_n)\) une suite réelle vérifiant l’équation de récurrence : ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3588

Soit \(f\), endomorphisme d’un espace vectoriel \(E\) de dimension  ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3589

Soit \((M_n)\) une suite de points dans le plan, de coordonnées \((x_n,y_n)\) déf ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 3590

Soit \(D = \text{diag}(\lambda_1,\dots,\lambda_n)\) une matrice diagonale à valeurs propres distinctes.

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3591

Soit \(A = \begin{pmatrix} 1 &1 \cr 1 &1 \cr \end{pmatrix}\).

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3592

Soit \(A = \begin{pmatrix} 9 &0 &0 \cr 1 &4 &0 \cr 1 &1 &1 \cr \end{pmatrix}\). Trouver le ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3593

Soit ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3594

Trouver le commutant de \(\begin{pmatrix}2&-2&1\\ 2&-3&2\\ 1&2&0\end{pmatrix}\).

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3595

Si \(A\in M_n(\C)\), on note \(C(A)\) le commutant de ...