Mathématiques 2010 - 2011 Colle no 5 — Algèbre linéaire

Mathématiques
2010 - 2011 Colle no5 Algèbre linéaire & intégration Lycée Condorcet
MP
Exercice 1.
Etudier la convergence de l’intégrale
I=Z+∞
0¡3
px+cos(x)3
px¢dx.
Exercice 2.
Existence et calcul de
I=Z+∞
0
e5te7t
tdt.
Exercice 3.
Existence et calcul de
I=Z1
0
dx
3
px2x3.
Exercice 4.
Soient a<bdeux réels. Existence et calcul de
I=Zb
a
dt
p(ta)(bt).
Exercice 5.
Existence et calcul de
I=Z+∞
0
n³1+1
t2´dt.
Exercice 6.
Soient Eun R-ev de dimension finie, fet gdans
L(E). Etablir que
Im(f)+Ker(g)=EIm(gf)=Im(g).
Exercice 7.
Soient Eun K-ev, fet gdeux endomorphismes de E.
Etablir que
Ker(i dEfg)={0} Ker(i dEgf)={0}.
Exercice 8.
Soit (u,v)(L(E))2, tels que u2=uet vu=0. Mon-
trer que
Im(u+v)=Im(u)+Im(v).
Exercice 9.
Soient Eun R-ev de dimension finie et uL(E). Eta-
blir que la suite
(rg(uk)rg(uk+1))kN
est décroissante.
Exercice 10.
Inégalités classiques et cas d’égalité.
1. Montrer que
|rg( f)rg(g)|Érg( f+g)Érg( f)+rg(g).
2. Prouver que rg( f+g)=rg( f)+rg(g)si et seulement
si
Im(f)Im(g)={0} et Ker( f)+Ker(g)=E.
Exercice 11.
Soient Eun espace vectoriel réel de dimension n,fet
gdeux endomorphismes tels que
f+g=i dEet rg(f)+rg(g)Én.
1. Montrer que
E=Im(f)Im(g).
2. Après avoir justifié l’égalité fg=gf, prouver
que fet gsont des projecteurs de E.
Exercice 12.
Soient Eun R-ev de dimension finie n,fet gdans
L(E) tels que
f+gGL(E) et fg=0.
Montrer que rg( f)+rg(g)=n.
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Colle no5 Algèbre linéaire & intégration Lycée Condorcet MP 2010 - 2011
Exercice 13.
Soient Eun K-ev, p1et p2deux projecteurs de Etels
que p1p2=0. On pose q=p1+p2p2p1.
1. Montrer que qest un projecteur de E.
2. Prouver que
Ker(q)=Ker(p1)Ker(p2)
et
Im(q)=Im(p1)Im(p2).
Exercice 14.
Soient Eun espace vectoriel sur K,pet qdeux projec-
teurs de Etels que pq=qp.
1. Prouver que ψ=pqest un projecteur de E.
2. Montrer que Im(ψ)=Im(p)Im(q).
3. Etablir que Ker(ψ)=Ker(p)+Ker(q).
Exercice 15.
Soient Eun espace vectoriel sur K,pet qdeux projec-
teurs de E.
1. Prouver que
pq+qp=0si et seulement si p q=qp=0.
2. Montrer que p+qest un projecteur si et seulement
si
pq=qp=0.
3. On suppose que p+qest un projecteur de E. Mon-
trer que
Im(p+q)=Im(p)Im(q)
et
Ker(p+q)=Ker(p)Ker(q).
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