2. Montrer que les Fisont des espaces vectoriels emboit´es.
3. Montrer que Eest la somme directe de kespaces vectoriels : E=U1+
· · · +Ukavec Fi=U1+· · · +Ui.
4. Montrer que (f−λId)(Ui)⊂Ui−1.
5. On choisit une base dans (ek,1
k, . . . , ek,dk
k) dans Uk. On note ek,i
k−jl’image
de ek,i
kpar (f−λId)j; montrer que les ek,1
1sont des vecteurs propres.
Montrer que (ek,1
i, . . . , ek,dk
i) est un syst`eme libre pour tout i.
6. Montrer que le syst`eme form´e des ek,j
i,j= 1 . . . dk,i= 1, . . . , k est libre.
Chaque couche (ifix´e) est libre et les Uisont suppl´ementaires.
7. Montrer que si le syst`eme pr´ec´edent n’est pas une base, il existe un ltel que
Ulcontient un vecteur xnon engendr´e par le syst`eme; choisir le plus grand
let compl´eter le syst`eme (ek,1
l, . . . , ek,dk
l) par des vecteurs (el,1
l, . . . , el,dl
l)
pour former une base de Ul. Montrer que le syst`eme form´e des ek,j
i,
j= 1 . . . dk,i= 1, . . . , k et des (el,1
l, . . . , el,dl
l), j= 1 . . . dl,i= 1, . . . , l est
libre.
8. Expliquer pourquoi on peut r´eit´erer l’op´eration pr´ec´edente pour construire
une base.
9. Quelle est la forme de la matrice de l’application fdans cette base ?
7 Calcul de l’exponentielle
Soit Aet Bdeux matrices carr´ees. On rappelle qu’on peut d´efinir une norme
matricielle par kAk∞= maxj=1,...,n |Pi=1,...,n ai,j |
1. Montrer que kABk∞≤ kAk∞kAk∞.
2. Montrer que exp(A) = Pn≥0An/n! est une matrice bien d´efinie.
3. Soit Aet Bdeux matrices qui commutent; montrer que exp(AB) =
exp(A) exp(B).
4. Soit Aune matrice diagonalisable. Calculer les puissances de Apuis
l’exponentielle.
5. Soit Sla matrice telle que si,i+1 = 1 pour i= 1, . . . , n −1. Calculer les
puissances de Set son exponentielle.
6. Soit Mde dimension net de polynˆome caract´eristique et minimal (x−λ)n;
Utiliser la forme de Jordan de Mpuis la d´ecomposer en une matrice
diagonale Det S. Calculer l’exponentielle de M. Remarquer que les
matrices Det Scommutent.
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