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Programme de mathématiques MPSI, MP2I · semestre 2

Espaces vectoriels et applications linéaires

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964 exercices
Texte officiel du programme

Les objectifs de cette section sont les suivants :

  • acquérir les notions de base relatives aux espaces vectoriels et à l’indépendance linéaire ;
  • reconnaître les problèmes linéaires et les traduire à l’aide des notions d’espace vectoriel et d’application linéaire ;
  • définir la notion de dimension, qui décrit le nombre de degrés de liberté d’un problème linéaire ; on insistera sur les méthodes de calcul de dimension et on fera apparaître que ces méthodes reposent sur deux types de représentation : paramétrisation linéaire d’un sous-espace, description d’un sous-espace par équations linéaires ;
  • présenter quelques notions de géométrie affine, afin d’interpréter géométriquement certaines situations.

En petite dimension, l’intuition géométrique permet d’interpréter les notions de l’algèbre linéaire, ce qui facilite leur extension au cas général ; on en tirera parti par de nombreuses figures.

Le corps $\mathbb{K}$ est égal à $\mathbb{R}$ ou $\mathbb{C}$. Tout développement théorique sur les espaces de dimension infinie est hors programme.

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

exo7 4859

Soient \(I,J,K\) trois points du plan. Montrer l’équivalence entre les trois propriétés :

a) ...

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

exo7 4860

On considère deux plans non parallèles de \({\cal E}_3\) ayant pour équation dans un repère ...

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

exo7 4861

Dans \({\cal E}_3\) muni d’un repère \((O,\vec i,\vec j,\vec k\,)\), on donne : ...

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

exo7 4862

Dans \({\cal E}_3\) muni d’un repère \((O,\vec i,\vec j,\vec k\,)\), on donne : ...

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

exo7 4863

Soit \(\cal E\) un espace affine de dimension 3, et \(D,D',D''\) troi ...

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

exo7 4864

Dans \({\cal E}_2\) muni d’un repère \((O,\vec i,\vec j)\), on considère les troi ...

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

exo7 4865

Soit \(ABCD\) un parallélogramme, et \(M \in (ABC)\). On note ...

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

exo7 4866

Soit \((O,\vec i,\vec j)\) un repère de \({\cal E}_2\), et ...

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

exo7 4867

Soient \(\cal F\), \(\cal G\), deux sous-espaces affines de dimension finie d’un ...

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

exo7 4868

Soient \(\cal F\), \(\cal G\), deux sous-espaces affines disjoints de dimensions ...

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

exo7 4869

Soit la famille de droites : ...

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

exo7 4870

Soit \(f : {\cal E} \to {\cal E}\) affine telle qu’il existe \(p \in \N^*\) tel q ...

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

exo7 4871

Soit \({\cal E}\) un espace affine de dimension finie et ...

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

exo7 4872

On fixe un repère \({\cal R} = (O,\vec e_1, \vec e_2, \vec e_3)\) d’un espace affine de dimension 3. Déterminer le ...

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

exo7 4873

On fixe un repère \({\cal R} = (O,\vec e_1, \vec e_2, \vec e_3)\) d’un espace affine de dimension 3. Reconaître l’ ...

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

exo7 4874

Dans un espace affine \({\cal E}\), on considère quatre points \(A,B,C,D\). Étudi ...

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 ...

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

exo7 4876

Soit \(\cal P\) un plan, \(\cal D\) une droite de ...

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

exo7 4877

Soient \(\pi,\pi'\) deux projections dans un espace affine \({\cal E}\) ayant ...

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

exo7 4878

Soit \(f : {\cal E} \to {\cal E}\) affine. On dit que \(f\) est une sym ...

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

exo7 4879

Dans un espace affine \({\cal E}\) on donne quatre points \(P,Q,P',Q'\) a ...

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

exo7 4880

On considère dans l’espace deux plans parallèles distincts \(\cal P\), ...

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

exo7 4881

Soient \(A_1,\dots,A_n\) \(n\) points de ...

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

exo7 4882

Dans l’espace, on considère un point \(O\) et un plan \(\cal P\) ne passant pas p ...

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

exo7 4883

Soit \({\cal E}\) un espace affine de dimension finie et ...

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

exo7 4884

Soit \((A,B,C)\) une base affine de \({\cal E}_2\), et ...

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

exo7 4885

Dans l’espace, les droites \((AA')\), \((BB')\), ...

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

exo7 4886

Soit \(P = A_1A_2\dots A_n\) un polygone à \(n\) sommets : on lui associe le poly ...

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

exo7 4887

Soit \(P = A_1A_2\dots A_n\) un polygone à \(n\) sommets : on lui associe le poly ...

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

exo7 4891

Soient \(ABC\) et \(A'B'C'\) deux triangles tels que les parallèles à ...

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

exo7 4894

Dans le plan, on considère :

– trois points non alignés \(A,B,C\).

– trois points alignés ...

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

exo7 4895

Soient \(A,B,C\) trois points non alignés et \(M_1 \in (AB)\). On construit les p ...

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

exo7 4897

Soit \(ABC\) un triangle. On note : \(a = BC\), ...

L2 Géométrie Conique solution

exo7 4904

Soit \({\cal C}\) un cercle de centre \(O\), et ...

L2 Géométrie Conique solution

exo7 4934

Équation d’un cône

Déterminer les réels \(\lambda\) tels que la surface d’équation : ...

L2 Géométrie Conique solution

exo7 4936

Soit \({\cal E}\) un ellipsoïde d’équation ...

L2 Géométrie Conique

exo7 4938

On considère un point \(F\), un plan \(P\) ne passant pas par ...

L2 Géométrie Analyse vectorielle solution

exo7 4947

Soit \(ABCD\) un tétraèdre non aplati de l’espace. Pour \(X,Y \in \{A,B,C,D\}\) d ...

L2 Géométrie Analyse vectorielle

exo7 4948

Soient \({\cal T}_1\), \({\cal T}_2\) deux torseurs de sommes ...

L2 Géométrie Géométrie affine euclidienne solution

exo7 4950

Soit \(ABC\) un triangle et \(\mathcal{C}\) son cercle circonscrit. Soit ...

L2 Géométrie Géométrie affine euclidienne

exo7 4951

Soit \({\cal C} = {\cal C}(O,r)\) un cercle du plan et \(f\) une application affi ...

L2 Géométrie Géométrie affine euclidienne solution

exo7 4954

Trois figures \(F_1,F_2,F_3\) se déduisent l’une de l’autre par rotations. Montrer qu’il existe une figure ...

L2 Géométrie Géométrie affine euclidienne

exo7 4956

Soit \(G\) un sous-groupe fini de déplacements du plan.

L2 Géométrie Géométrie affine euclidienne solution

exo7 4958

Soient \(A\), \(B\), \(C\) trois points distinct ...

L2 Géométrie Géométrie affine euclidienne solution

exo7 4959

Soient \(A,B,C,D,E\) cinq points de l’espace et \(k \in \R\).

Déterminer l ...

L2 Géométrie Géométrie affine euclidienne solution

exo7 4963

Dans un rond on donne les droites \(D : \begin{cases}x - y + z = -1 \cr 2x + y - z = 0 \cr\end{cases}\) ...

L2 Géométrie Géométrie affine euclidienne solution

exo7 4964

Dans un rond on donne les droites \(D : \begin{cases}x +2y - z = 1 \cr 2x - y +2z = 2 \cr\end{cases}\) ...

L2 Géométrie Géométrie affine euclidienne solution

exo7 4965

Soit \(ABCD\) un tétraèdre dont les quatre faces ont même aire. Montrer que les côtés non coplanaires ont deux à d ...

L2 Géométrie Géométrie affine euclidienne solution

exo7 4966

Soit \(ABCD\) un tétraèdre régulier de côté \(a\). Chercher la distance entre deu ...

L2 Géométrie Géométrie affine euclidienne solution

exo7 4967

Dans un rond on donne la droite \(D : \begin{cases} x +2y - z = -3 \cr x - y +2z = -4\cr\end{cases}\) e ...