40 ESCP-Europe 2013 - Oral
c) L’endomorphisme fest-il diagonalisable sur R?
4. On pose pour tout tr´eel gt=I+ (sin t)f+ (1 −cos t)f2.
a) Exprimer f3en fonction de f.
b) Calculer gt◦gt′pour (t, t′)∈R2.
c) En d´eduire que pour tout tr´eel, gtest bijectif et d´eterminer son inverse.
Solution :
1. a) On sait que l’on a alors : p(x) = ⟨x, u⟩u.
b) En utilisant pour xrespectivement e1, e2, e3, il vient P=
a2ab ac
ab b2bc
ac bc c2
2. ⋆Pour X=t(x y z ), on a MX = 0 ⇐⇒ −cy +bz = 0
cx −az = 0
−bx +ay = 0
Supposons par exemple a̸= 0, le syst`eme donne alors y=b
ax, z =c
axet
donc (x, y, z) est colin´eaire `a (a, b, c). Le r´esultat est bien entendu le mˆeme
si on a b̸= 0 ou c̸= 0 et comme a2+b2+c2= 1, l’une au moins de ces
coordonn´ees est non nulle. Ainsi
Ker f=D
⋆Soit y∈Im f, il existe xtel que y=f(x) et la matrice M´etant
antisym´etrique, pour tout z∈D= Ker f, on a, avec des notations ´evidentes :
⟨z, f(x)⟩=tZMX =tXtMZ =−t
XMZ =−⟨x, f(z)⟩= 0. Cela montre que
f(x) est orthogonal `a z, donc que Im f⊆D⊥.
On termine avec le th´eor`eme du rang qui montre que dim D⊥= 2.
3. a) Apr`es calcul M2=P−I.
b) Les valeurs propres de M2sont celles de Pd´ecal´ees de −1, par
cons´equent Sp(f2) = {−1,0}.
c) Si λest une valeur propre de f, alors λ2est une valeur propre de f2.
Donc λ∈ {0, i, −i}.
Si f´etait diagonalisable sur R, sa seule valeur propre serait 0 et fserait
nulle, ce qui est exclu. Donc fest non diagonalisable sur R.
4. a) On sait que M2=P−I. En calculant MP , on trouve M3+M= 0
soit f3+f= 0
b) En utilisant les formules trigonom´etriques et f3=−f, f4=f2, il vient
gt◦gt′=I+ sin(t+t′)f+ (1 −cos(t+t′))f2=gt+t′