Espaces de dimension finie 1 Dimension d`un espace vectoriel

nN
kJ1, nK, Hk=X(X1) · · · (Xk+ 1)
k!.
(H0, . . . , Hn)Rn[X]
kJ1, nK, , xZ, Hk(x)Z.
PRn[X]P(x)ZxZ
nNPk=Xk(1 X)nkkJ0, nK
(P0, . . . , Pn)Kn[X]
nN
PRn[X],QRn[X], P =
n
X
k=0
Q(k).
a0, . . . , anR
ϕ:Rn[X]Rn+1, P 7→ (P(a0), . . . , P (an)) .
ϕ
a0, . . . , anR
ϕ:R2n+1[X]R2n+2, P 7→ P(a0), P 0(a0), . . . , P (an), P 0(an).
ϕ
pN
E=n(un)nNRN
nN, un+p=uno.
E
nNn>2
f:Rn[X]Rn[X], P 7→ P(X+ 1) + P(X1) 2P(X).
fRn[X]
f(Xk)kJ0, nK
Ker(f) Im(f)
QRn2[X]
!PRn[X], f(P) = Q P (0) = P0(0) = 0.
fL(E)
E
fn6= 0 xE(x, f(x),...fn(x))
E
fdim E= 0
E f L(E)
xE, nNfn(x)=0.
f
E
E n f L(E)
(Id, f, f2, . . . , fn2)
PK[X]P(f) = 0
fGL(E)PK[X]f1=P(f)
uL(E)E
n>1
pN, Ip= Im(up), Np= Ker(up).
(Ip)p>0(Np)p>0
sNIs+1 =IsNs+1 =Ns
r s
s>r, Is=Ir, Ns=Nr.
IrNrE
fL(E)E
nNaE
(a, f(a), . . . , fn1(a)) E
C={gL(E)|gf=fg}.
CL(E)
C= Vect(Id, f, . . . , fn1)
C
u1, . . . , unL(E)
E n
kJ0, n 1K, Fk= Im(uk+1 · · · un).
Fk6={0}Fk+1 Fk
u1 · · · un= 0
fL(E, F )E F
G E
dim f(G) = dim Gdim(GKerf).
H F
dim f1(H) = dim(HIm(f)) + dim(Kerf).
f, g L(E)
E
dim Ker(gf)6dim Ker(f) + dim Ker(g).
f, g L(E, F )E F
dim Ker(f+g)6dim(Ker(f)Ker(g)) + dim(Im(f)Im(g)).
fL(E)E
rang(f) = 1
λKf2=λf
λ= 1 Id f
f, g L(E)
E
rang(f) + rang(g)dim E6rang(fg)6min(rang(f),rang(g)).
f, g L(E)
E
|rang(f)rang(g)|6rang(f+g)6rang(f) + rang(g).
fg= 0 f+g
rang(f) + rang(g) = dim E.
f, g L(E)
E
rang(f+g) = rang(f) + rang(g)Im(f)Im(g) = {0}
Ker(f) + Ker(g) = E.
uL(E)E
u3= 0
rang(u) + rang(u2)6dim E
2·rang(u2)6rang(u)
u, v L(E)
E
Ker(u) + Ker(v) = Im(u) + Im(v) = E.
u, v L(E)
E
u+v= Id rang(u) + rang(v)6dim(E).
u v
E u L(E)
ur= Id rN
p=1
r
r1
X
k=0
uk.
pKer(uId)
dim Ker(uId) = 1
r
r1
X
k=0
Tr(uk).
E G
GL(E)
F=\
gG
Ker(gId) p=1
|G|X
gG
g.
p F
|G| · dim(F) = X
gG
Tr(g).
E G
GL(E)
p=1
|G|X
gG
g.
p
X
gG
Tr(g)=0 X
gG
g= 0.
p1, . . . , prL(E)E
p1+· · · +pr= IdEiJ1, rK, p2
i=pi.
pipj= 0 (i, j)J1, rK2i6=j
E n F G
E p < n F G
E n F
E F
F1, . . . , Fr
E E =F1+· · ·+Fr
G1F1, . . . , GrFrE=G1 · · · Gr
fL(E)E
F1={gL(E)|fg= 0}F2={gL(E)|gf= 0}.
F1F2L(E)
F1L(E, Ker(f))
F1
SIm(f)E F2
L(S, E)F2
fL(E)E
F={gL(E)|fg=gf= 0}.
FL(E)
SIm(f)E F
L(S, Kerf)
F
u, v L(E)
E
ϕ:L(E)L(E)f7→ ufv
SIm(v)EKer(ϕ)
L(Im(v),Ker(u)) ×L(S, E)
ϕ
E F
(u1, . . . , un)E
ϕ:L(E, F )Fn, f 7→ (f(u1), . . . , f (un))
dim L(E, F )
uL(E, F )vL(E, G)E F G
Ker(u)Ker(v)⇔ ∃fL(F, G), v =fu.
uL(E, G)vL(F, G)E F G
Im(u)Im(v)⇔ ∃fL(E, F ), u =vf.
fL(E)E
(p, g)L(E)2p g
f=gp
(p, g)L(E)2p g
f=pg
fL(E, F )E F
f
(gL(E), f g= 0 g= 0).
f
(gL(F), g f= 0 g= 0).
F G
E
fL(E)f(F) = G
fGL(E)f(F) = G
fL(E) Kerf=FImf=G
E
fL(E) Kerf= Imfdim(E)
fL(E)f2= 0 E
gL(E), f g+gf= Id Im(f) = Ker(f).
f1, . . . , fp, f L(E, K)
E
fVect(f1, . . . , fp)
p
\
i=1
Ker(fi)Ker(f).
x1, . . . , xpE E
ϕ:L(E, K)Kp, f 7→ (f(x1), . . . , f (xp)).
ϕ(x1, . . . , xp)
ϕ(x1, . . . , xp)
f1, . . . , fpL(E, K)
E
ϕ:EKp, x 7→ (f1(x), . . . , fp(x)).
ϕ(f1, . . . , fp)
ϕ(f1, . . . , fp)
E
ϕL(E)E
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