18 juillet 2013
1. Pour des applications linéaires f:E→Fet g:F→G, établir l’équivalence :
g◦f=0⇔Im f⊂Ker g
2. Soit Eun C-espace vectoriel et f∈L(E) tel que f2−3f+2I dE=0L(E).
(a) Montrer que fest un automorphisme.
(b) Établir que Im(f−IdE)⊂Ker(f−2I d) et Im(f−2I dE)⊂Ker(f−I dE)
(c) Montrer que E=Ker(f−I dE)⊕Ker(f−2I dE).
(d) En déduire que si Eest de dimension finie n, il existe une base β=(εi)1ÉiÉn, telle que ∀i,f(εi)=λiεi
avec λi=1 ou λi=2.
IV Projections et symétries
Exercice IV.1 : Soit Eun R-espace vectoriel de base (~
i,~
j,~
k). On note ~
Dla droite vectorielle engendrée par le vecteur
~
v(−1,1,2) et ~
Ple plan vectoriel, noyau de la forme linéaire :
f:X=(x,y,z)7→ f(X)=x+2y−z
Donner l’expression analytique de la projection psur ~
Dparallèlement à ~
Pet de la projection qsur ~
Pparallèlement à
~
D.
Exercice IV.2 : Soit f:(R2→R2
(x,y)7→ 1
3(−x+2y,−2x+4y). Montrer que fest une application linéaire. Quelle est
la nature de celle-ci ?
Exercice IV.3 : Soit pun projecteur. Que peut-on dire de l’application 2p−I d ? En donner une interprétation géométrique
(on pourra s’aider d’un dessin).
V Dimension finie. Théorème du rang
Exercice V.1 : Justifier qu’il existe une unique application linéaire fde R2dans R3telle que f(1,2) =(1,1,0) et
f(2,1) =(0,1,1). Déterminer f(x,y), Ker fet Im f.
Exercice V.2 : On définit l’application J:½Rn[X]→Rn−1[X]
P7→ P(X+1)−P(X)
1. Vérifier que Jest une application linéaire, à valeurs dans Rn−1[X].
2. Déterminer Ker Jet Im J.
Exercice V.3 : Soit f:½Rn[X]→Rn[X]
P7→ X P′(X)−2P(X).
1. Montrer que fest une application linéaire, à valeurs dans Rn[X].
2. Déterminer Im f. Quelle est le rang de f?
3. Donner la dimension de Ker f, puis déterminer Ker f.
Exercice V.4 : Soit Eun espace vectoriel de dimension 3 dont une base est (e1,e2,e3). On considère l’endomor-
phisme fdéfini par :
f(e1)=e2+e3f(e2)=e3+e1et f(e3)=e1+e2
Soit x=x1e1+x2e2+x3e3. Déterminer l’expression de f(x) dans la base (e1,e2,e3). fest-il un automorphisme de E?
Exercice V.5 : Montrer que f:½R3→R3
(x,y,z)7→ (z,x−y,y+z)est un automorphisme.
Exercice V.6 : Soit Eun espace vectoriel de dimension 3, (e1,e2,e3) une base de E, et λ∈R. Démontrer que la donnée
de :
ϕ(e1)=e1+e2
ϕ(e2)=e1−e2
ϕ(e3)=e1+λe3
définit une application linéaire ϕde Edans E. Écrire le transformé du vecteur u=xe1+ye2+ze3. Comment choisir λ
pour que ϕsoit injective ? Surjective ?
Exercice V.7 : Soient Eun K-ev de dimension finie et f∈L(E) telle que rg f=1. Montrer qu’il existe un unique
λ∈Ktel que f2=λf.
Lycée Jean Perrin 2013/2014 2 / 2