Alg`ebre 47
b) Montrer que si P∈Im f, alors 1 est racine de P.
c) L’application fest-elle surjective ?
2. a) Calculer deg f(P) en fonction de deg Psi deg P6= 3.
b) Soit Pun vecteur propre de f. Montrer que deg P= 3.
3. a) Montrer que f(E3)⊂E3. On appelle gl’endomorphisme de E3d´efini
par f(P) = g(P) pour tout P∈E3.
b) Montrer que gn’est pas injectif.
c) On note Qk= (X−1)kpour k∈[[0,3]]. Donner la matrice Ade gdans
la base B= (Q0, Q1, Q2, Q3).
d) En d´eduire que Aest de rang 3 et que seul 0 est valeur propre de g.
4. On revient `a l’´etude de fet on recherche les sous-espaces vectoriels de E
de dimension finie stables par f, c’est-`a-dire tels que f(F)⊂F.
a) Montrer que Ker f, Ker f2et Ker f3sont des sous-espaces vectoriels de
Ede dimension finie, stables par f.
b) Soit Fun sous-espace vectoriel de Ede dimension finie, stable par f.
Montrer que F⊂E3puis que F={0}ou F= Ker f, ou F= Ker f2ou
F= Ker f3.
Solution :
1. a) La lin´earit´e de fest celle de la d´erivation.
b) Il est ´evident que f(P)(1) = 0.
c) L’application fn’est pas surjective, puisque Im fest contenu dans le
sous-espace vectoriel, strictement inclus dans R[X], des polynˆomes s’annulant
en 1.
2. a) Choisissons comme base de R[X] la famille B= (1, X −1,(X−
1)2, . . . , (X−1)n, . . .), et regardons, pour tout k>0, f((X−1)k).
•si k62, f((X−1)k) = (X−1)k+1.
•si k>3, f((X−1)k) = (X−1)k+11−k(k−1)(k−2)
6.
Ainsi, pour tout k>0 :
f((X−1)k) = (X−1)k+11−k(k−1)(k−2)
6
Ainsi, si le degr´e de Pest p, celui de f(P) est p+ 1.
b) Soit λ∈Ret P6= 0 tel que f(P) = λP . On a alors deg f(P) = deg P,
si λ6= 0.
La seule valeur propre possible est donc λ= 0 et dans ce cas f(P) = 0. En
´ecrivant Pdans la base B, la seule possibilit´e est 1 −p(p−1)(p−2)
6= 0,
soit p= 3