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Aix-Marseille Universit´ e - Licence MI 1` ere ann´ ee-S2 Alg` ebre Lin´ eaire Partiel n 3 Aucun document autoris´ e. Calculettes interdites. ——————————————————————————— Tous les espaces vectoriels consid´ er´ es dans la suite sont des espaces vectoriels sur R de dimen- sion finie. Exercice 1 1) Donner la d´ efinition du noyau d’une application lin´ eaire. ´ Enoncer le th´ eor` eme du rang. 2) Soit f : E -→ F une application lin´ eaire. Montrer que f est injective si et seulement si Ker(f )= {0}. 3) Soit f : E -→ F une application lin´ eaire. Montrer que si f est injective alors on a l’in´ egalit´ e dim(E) dim(F ). Montrer que si f est surjective alors dim(E) dim(F ). Exercice 2 Soit A = 1 2 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 2 0 0 -1 1 1 -1 . 1. La matrice A est-elle inversible ? 2. De quels espaces vectoriels Ker(A) et Im(A) sont-ils des sous-espaces vectoriels ? 3. Montrer sans calcul que Ker(A) = {0}. 4. D´ eterminer Ker(A). On donnera sa dimension ainsi qu’une base. 5. D´ eterminer le rang de la matrice A ainsi qu’une base de son image. 6. R´ esoudre le syst` eme AX = c avec c = 1 0 0 -1 . Exercice 3 Soit A = 3 2 2 -2 -1 -2 -2 -2 -1 . Notons f : R 3 -→ R 3 l’application lin´ eaire dont la matrice dans la base canonique de R 3 est A. Notons u 1 = 1 -1 0 , u 2 = 1 0 -1 et u 3 = -1 1 1 . 1) Calculer det(A). En d´ eduire que f est un isomorphisme.

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Aix-MarseilleUniversite -LicenceMI 1`ereannee-S2Alg`ebreLineairePartieln3Aucundocumentautorise. Calculettesinterdites.Touslesespacesvectorielsconsideresdanslasuitesontdesespacesvectorielssur Rdedimen-sionnie.Exercice11) Donnerladenitiondunoyauduneapplicationlineaire.Enoncerletheor`emedurang.2) Soit f : E Funeapplicationlineaire. Montrer quef est injectivesi et seulement siKer(f) = {0}.3) Soitf: E Funeapplicationlineaire. Montrerquesifestinjectivealorsonalinegalitedim(E) dim(F). Montrerquesifestsurjectivealorsdim(E) dim(F).Exercice2SoitA =1 2 0 0 10 1 0 1 01 1 1 2 00 1 1 1 1.1. LamatriceAest-elleinversible?2. DequelsespacesvectorielsKer(A)etIm(A)sont-ilsdessous-espacesvectoriels?3. MontrersanscalculqueKer(A) = {0}.4. DeterminerKer(A). Ondonnerasadimensionainsiquunebase.5. DeterminerlerangdelamatriceAainsiquunebasedesonimage.6. Resoudrelesyst`emeAX= cavecc =1001.Exercice3SoitA=3 2 22 1 22 2 1. Notonsf : R3 R3lapplicationlineairedontlamatricedanslabasecanoniquede R3estA. Notonsu1=110,u2=101etu3=111.1) Calculerdet(A). Endeduirequefestunisomorphisme.22) Montrerque {u1, u2, u3}estunebasede R3.3) Donnerlesimagesdesvecteursu1,u2,u3parf.4) Donner la matrice de fdans la base {u1, u2, u3}. On notera cette matrice B. En deduire uneinterpretationgeometriquedef.5) Calculerdet(B). Justierpourquoilonretrouveleresultatdelaquestion1).Exercice4SoientEunespacevectorielsur RetfunendomorphismedeEveriant:f f= Id.1) Montrerquefestbijective. Exprimerf1enfonctiondef.2) Soitv E \ {0}. Montrerquelafamille(v, f(v))estlibre.3) OnsupposequeEestunespacevectoriel dedimension2. Montrerquelafamille(v, f(v))estunebasedeEetdeterminerlamatricedefdanscettebase.4) SoitFunsous-espacevectoriel deE. NotonsG:=F+ f(F). MontrerqueGestunsous-espacevectoriel deE. Montrerquef(G) G. Alaidedelaquestion1)endeduirequef(G) = G.Exercice5SoitH= {P R2[X]telsqueP

(0) = 0}.1. MontrerqueHestunsousespacevectorieldelespacedespolynomes`acoecientsdans R.2. DeterminerunebasedeHetendeduiresadimension.