Chapitre V. R´eduction des endomorphismes.
Marc de Crisenoy
Convention: dans tout le cours, Kd´esigne un corps commutatif. (En pratique K=Q,Rou C).
1) Sous espaces stables.
D´ef. 1. Soit Eun K-ev. Soient u∈L(E) et Fun sev de E.
On dit que Fest stable par usi u(F)⊂F.
Rq. 2. Soit Eun K-ev. Soient u∈L(E) et Fun sev de E.
Alors Fest stable par ussi ∀x∈F u(x)∈F.
Ex. 3. Soit Eun K-ev.
a) Soit u∈L(E). Alors {0E}et Esont stables par u.
b) Soit α∈K. Alors tout sev de Eest stable par αIdE.
D´ef., notation et rq. 4. Soit Eun K-ev. Soient u∈L(E) et Fun sev de E.
On suppose que Fest stable par u. On appelle restriction de u`a Fl’application de Fdans lui
mˆeme qui `a xassocie u(x). On la note u|F. C’est un endomorphisme de F.
Prop. 5. Soit Eun K-ev de dimension finie. On note n= dim E.
Soit e= (e1, . . . , en) une base de E.
Soit u∈L(E). On note M= Mat(u, e). M∈Mn(K). On note M= (aij )(i,j)∈{1,...,n}×{1,...,n}.
On suppose que n≥2. Soit p∈ {1, . . . , n −1}. On note F= Vect(e1, . . . , ep).
On d´ecoupe Men 4 blocs: M=N P
Q Ro`u:
N= (aij )(i,j)∈{1,...,p}×{1,...,p},N∈Mp(K). P= (aij )(i,j)∈{1,...,p}×{p+1,...,n},P∈Mp,n−p(K).
Q= (aij )(i,j)∈{p+1,...,n}×{1,...,p},Q∈Mn−p,p(K). R= (aij )(i,j)∈{p+1,...,n}×{p+1,...,n},R∈Mn−p(K).
Alors les 3 assertions suivantes sont ´equivalentes:
i) Fest stable par u, ii) ∀(i, j)∈ {p+ 1, . . . , n}×{1, . . . , p}aij = 0, iii) Q=On−p,p.
Lorsque ces assertions sont vraies, on a N= Mat(u|F,(e1, . . . , ep)).
Indication pour ii) =⇒i).
Commencer par montrer que ∀j∈ {1, . . . , p}u(ej)∈F.
Th´eo. 6. Soit Eun K-ev. Soient u, v ∈L(E). On suppose que u◦v=v◦u.
Alors Im(v) et Ker(v) sont stables par u.
2) Valeurs propres et vecteurs propres d’un endomorphisme.
D´ef. 7. Soit Eun K-ev. Soit u∈L(E). Soit α∈K.
On dit que αest une valeur propre de us’il existe x∈E\ {0E}tel que u(x) = αx.
Rq. 8. La condition x6= 0Eest essentielle!
D´ef. 9. Soit Eun K-ev. Soit u∈L(E). Soit x∈E.
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