[http://mp.cpgedupuydelome.fr] édité le 28 décembre 2016 Enoncés 1
Réduction
Sous-espaces stables
Exercice 1 [ 00755 ] [Correction]
Soient uet vdeux endomorphismes d’un K-espace vectoriel E.
On suppose que uet vcommutent, montrer que Im uet ker usont stables par v.
Que dire de la réciproque ?
Exercice 2 [ 00756 ] [Correction]
Montrer qu’un endomorphisme fd’un K-espace vectoriel Ecommute avec un projecteur
psi, et seulement si, les espaces Im pet ker psont stables par f.
Exercice 3 [ 01722 ] [Correction]
Soient Eun K-espace vectoriel et fet gdeux endomorphismes de Etels que f◦g=g◦f.
(a) Montrer que ker fet Im fsont stables par gi.e. g(ker f)⊂ker fet g(Im f)⊂Im f
(b) En déduire que, si pest un projecteur de E,ona:
pet fcommutent si, et seulement si, Im pet ker pstables par f.
Exercice 4 [ 00758 ] [Correction]
Soit uun endomorphisme d’un K-espace vectoriel Ede dimension finie.
On pose
N=∞
[
p=0
ker upet I=∞
\
p=0
Im up
(a) Montrer qu’il existe n∈Ntel que N=ker unet I=Im un.
(b) Établir que Net Isont des sous-espaces vectoriels supplémentaires stables par uet
tels que les restrictions de uàNet Isoient respectivement nilpotente et bijective.
(c) Réciproquement on suppose E=F⊕Gavec Fet Gsous-espaces vectoriels stables
par utels que les restrictions de uàFet Gsoient respectivement nilpotente et
bijective. Établir F=Net G=I.
Exercice 5 [ 00216 ] [Correction]
Soient u∈ L(E) (avec dim E<+∞) nilpotent et p∈N∗tel que up=0.
(a) Établir que pour tout k∈{1,...,p}, il existe un sous-espace vectoriel Fkde Etel que
ker uk=ker uk−1⊕Fk
(b) Établir que E=F1⊕ ··· ⊕ Fp.
(c) Observer que la matrice de udans une base adaptée à la somme directe ci-dessus est
triangulaire supérieure à coefficients diagonaux nuls.
Exercice 6 [ 03459 ] [Correction]
Soient Eun R-espace vectoriel de dimension finie nnon nulle et f∈ L(E) vérifiant
f2=−IdE.
(a) Soit a∈Enon nul. Montrer que la famille (a,f(a)) est libre.
On pose F(a)=Vect (a,f(a)).
(b) Montrer qu’il existe des vecteurs de E a1,...,apnon nuls tels que
E=F(a1)⊕ ··· ⊕ F(ap)
(c) En déduire que la dimension de Eest paire et justifier l’existence d’une base de E
dans laquelle la matrice de fest simple.
Exercice 7 [ 03205 ] [Correction]
Soit Eun R-espace vectoriel de dimension finie et uun endomorphisme de Evérifiant
u3+u=0
(a) Montrer que l’espace Im uest stable par u.
(b) Pour x∈Im u, calculer u2(x)
(c) Soit vl’endomorphisme induit par usur Im u.
Montrer que vest un isomorphisme.
(d) En déduire que le rang de l’endomorphisme uest un entier pair.
Exercice 8 [ 00757 ] [Correction]
Déterminer les sous-espaces vectoriels stables pour l’endomorphisme de dérivation dans
K[X].
Exercice 9 [ 03462 ] [Correction]
[Endomorphisme cyclique] Soient uendomorphisme d’un K-espace vectoriel Ede
dimension finie n≥2.
On suppose que Eest le seul sous-espace vectoriel non nul stable par u.
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