Marino Alexandre Feuille d’exercices 16
Massena ECS 1
Espaces vectoriels et applications linéaires en dimension finie
Les exercices à regarder sont mentionnés par une *.
A priori les exercices seront traités dans l’ordre suivant :
3, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 14, 16, 19, 20, 21
Bases en dimension finie
Exercice 1 : Soit Eun K-espace vectoriel de dimension finie et B= (b1, b2, b3)une base de E. On définit
u1=b1−b2+b3
u2=b1−2b3
u3= 2b1−2b2+b3
1. Montrer que la famille (u1, u2, u3)est une base de E.
2. Déterminer les coordonnées de b1, b2et b3dans cette nouvelle base.
Exercice 2 : Soient ~u = (1,2,3,4) , ~v = (−2,2,3,7) , ~w = (1,3,2,4) et ~x = (4,3,2,1). Trouver une base de
vect(~u, ~v, ~w, ~x)et la compléter en une base de R4.
(*)Exercice 3 : On considère l’espace vectoriel R4et la forme linéaire fsur R4définie par
f:R4−→ R
(x, y, z, t)7−→ x−y+ 2z−t
Déterminer une base et la dimension de Ker (f)et de Im (f).
Exercice 4 :
1. On considère une famille F= (P0, P1, . . . , Pn)de polynômes de R[X]tels que pour tout k∈[[0; n]], degPk=k.
Montrer que Fest une famille libre de R[X].
2. Montrer que tout polynôme de R3[X]s’écrit de manière unique sous la forme : P=a+b(X−1) + c(X−1)2+
d(X−1)3et exprimer a, b, c et dà l’aide de P(1), P 0(1), P 00(1) et P000(1).
(*)Exercice 5 : Pour k∈[[0, n]], on pose : Pk=Xk(1 −X)n−k. Montrer que (P0, . . . , Pn)est une base de Rn[X].
(*)Exercice 6 : Soit Eun K-espace vectoriel de dimension finie n>2et Hun hyperplan de E.
Montrer qu’il existe une base (e1, e2, . . . , en)de Etelle que ∀k∈[[1; n]] , ek/∈H.
(On pourra commencer par choisir une base de H, que l’on complétera en une base de E, avant de construire la base
cherchée)
Somme et somme directe en dimension finie
(*)Exercice 7 : On considère l’espace vectoriel R4et les trois vecteurs u= (1,1,0,−1),v= (1,0,0,−1) et w=
(1,0,−1,0). On pose F= Vect(u, v, w)et G={(x, y, z, t)∈R4, x +y−z+ 2t= 0}.
1. Montrer que Gest un sous-espace vectoriel de R4.
2. Déterminer respectivement une base de F,Get F+G.
3. Déterminer un supplémentaire de Fpuis de Gdans R4.
(*)Exercice 8 : Soit R4[X]l’espace vectoriel des polynômes de degré inférieur ou égal à 4. On considère l’ensemble :
F={P∈R4[X], P (0) = P0(0) = P0(1) = 0}.
1. Montrer que Fest un espace vectoriel, déterminer en une base et préciser sa dimension.
2. Montrer que le sous-espace vectoriel G= Vect(1, X, 1 + X+X2)est un supplémentaire de Fdans E. En
déterminer deux autres.
Exercice 9 : Dans l’espace vectoriel R4, on considère les sous-espaces vectoriels :
F= Vect((1,2,1,3),(2,0,0,1)) et G={(x, y, z, t)∈R4,2x+y+z= 0, x =y}.
1. Déterminer les dimensions des sous-espaces vectoriels Fet G.
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