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Programme de mathématiques BCPST, première année · semestre 2

Algèbre linéaire 4 – Applications linéaires et matrices

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152 exercices
Texte officiel du programme

On travaille sur $\mathbb{K} = \mathbb{R}$ le plus souvent en pratique, occasionnellement sur $\mathbb{K} = \mathbb{C}$.

On ne confondra pas matrices (ou vecteurs) lignes et matrices (ou vecteurs) colonnes.

ContenusCapacités et commentaires
Définition d’une application linéaire de $\mathbb{K}^p$ dans $\mathbb{K}^n$.
On pourra faire remarquer que certaines applications rencontrées dans d’autres chapitres (dérivation, intégration, espérance, applications du plan dans lui-même ou de l’espace dans lui-même, etc.) possèdent aussi la propriété de linéarité, sans pour autant aller plus loin.
Opérations sur les applications linéaires : addition, multiplication par un scalaire, composition, réciproque. Propriétés de ces opérations.
Noyau, image. Lien avec : $f$ injective, $f$ surjective, $f$ bijective.
Détermination d’une application linéaire par l’image des vecteurs d’une base. Matrice d’une application linéaire dans des bases.
Matrice de la somme de deux applications linéaires, du produit par un scalaire d’une application linéaire, de la composée de deux applications linéaires, de l’application réciproque.
Rang d’une application linéaire.
On fait le lien entre les différentes notions de rang, vues à propos des systèmes, des familles de vecteurs, des matrices et des applications linéaires.
Théorème du rang.
La démonstration n’est pas exigible.
L3 Analyse de données Apprentissage automatique solution

Ajuster une droite en pénalisant sa pente

On veut ajuster le modèle \(\widehat y=ax+b\) aux deux observations \((0,0)\) et ...

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 1021

Montrer que \({f} : {\Rr^3} \to {\Rr^3}\), ...

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 1022

Soit \(E\) un \(\Qq\)-espace vectoriel de dimension ...

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 1023

Montrer qu’il existe une unique forme linéaire \(f\) sur \(\Rr^2\) telle que ...

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 1026

Soit \(E\) de dimension finie et \(f \in \mathcal{L} (E)\). Montrer l’équivalence ...

L1 Algèbre Espace vectoriel solution

exo7 1027

Soit \(E\) et \(F\) de dimensions finies et ...

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 1028

Soit \((f,g)\in \left( L(E)\right) ^{2}\) où \(E\) est un ...

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 1031

Soient \(E_{0},E_{1},...,E_{n}\) \(n+1\) espaces vectoriels sur un même corps com ...

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 1034

Soit \(E\) un espace vectoriel de dimension finie et \(f\in L(E)\), montrer l’équ ...

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 1035

Soit \((f,g)\in L(E,F)^{2}\) avec \(E,F\) de dimension finie. On suppose ...

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 1036

Soit \(E\) un espace vectoriel de dimension finie, et \((f,g)\in L(E)^{2}\) avec ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 1081

Soit \(h\) l’homomorphisme de \(\mathbb{R}^3\) dans ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 1082

Soit \(h\) une application linéaire de rang \(r\), de ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 1083

On désigne par \(\mathcal{P}_2\) l’espace des polynômes sur \(\mathbb{R}\) de deg ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 1084

Soit \(f : \C \rightarrow \C\) l’application \(z \mapsto e^{i\theta }\bar{z} .\) ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 1085

Soit \(f\in\mathcal{L}(\R ^3)\) telle que \(f^3=-f\) et ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 1086

Soient \(E\) un espace vectoriel de dimension \(n\), ...

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 1087

Soit \(\Rr^2\) muni de la base canonique \(\mathcal{B}=(\vec{i}, \vec{j})\). Soit ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 1089

Soient \(A=\begin{pmatrix}-1 & 2 \cr 1 & 0 \cr \end{pmatrix}\) et ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 1090

Soit \(\varphi\) une application linéaire de \({\Rr}^2\) dans lui-même telle que ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 1091

Soit \(E\) un espace vectoriel et \(\varphi \in \mathcal{L} (E) .\)

L1 Algèbre Matrice

exo7 1092

Soient \(E\) un espace vectoriel de dimension \(3\) et ...

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 1093

Soit \(E\) un espace vectoriel et \(f\) une applica ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 1095

Soit \((e_1,e_2,e_3)\) une base de l’espace \(E\) à trois dimensions sur un corps ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 1096

Soit \(E\) un espace à \(n\) dimensions et \(f\) ...

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 1097

Soient trois vecteurs \(e_1,e_2,e_3\) formant une base de \(\Rr^3\). On note ...

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 1098

Soit \(M_{\alpha , \beta }\) la matrice : ...

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 1099

Soient ...

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 1101

Soit ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 1102

Même chose avec ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 1103

Soit \(f \in \mathcal{L} (\Rr^3)\) de matrice ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 1109

Dans chacun des cas ci-dessous, dire si l’application \(\phi\) de ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire solution

exo7 1151

Soit \(E\) un espace vectoriel réel de dimension finie \(n\) et ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 1158

Soient \(n = 2\) ou \(3\) et \(A \in M_n (\Qq)\) ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 1174

On considère l’application \(f\) de \(\mathbb{R}^5\) dans ...

L2 Algèbre Groupe, anneau, corps

exo7 1321

On nomme \(M_n({\Zz})\) l’ensemble des matrices de taille \(n\times n\) à coeffic ...

L2 Algèbre Groupe, anneau, corps

exo7 1355

Soient \(a,b\in\Cc\). L’application \(f:\Cc\to\Cc,z\mapsto iz-\overline{z}\) est- ...

L2 Algèbre Espace euclidien, espace normé

exo7 1471

Soit \(E\) un espace euclidien et \(f:E\rightarrow E\) tel que ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1607

Soient \(A\) et \(B\) deux matrices de ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1610

On considère l’application suivante : ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1612

Soient trois vecteurs \(e_1,\) \(e_2,\) \(e_3\) ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1624

Soit \(u\) l’application suivante : ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1631

Soit \(P_{0}\) un polynôme de \(\R_{n}[X]\), et ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1637

On considère une matrice \(A\in\mathcal{M}_{nn}(\C)\) et l’application ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1643

Dans l’espace vectoriel \(\R_{3}[X]\), on considère l’application linéaire suivante : ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1662

Soient \(A\in \mathcal{M}_n(K)\) telle que \(\text{tr}(A)\not= 0\) et ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1669

On désigne par \(E\) l’espace vectoriel des polynôme s à coefficients réels, et par ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1695

Soit \(\rho\) l’application de \(\R_4[X]\) dans lui-même qui à un polynôme ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1875

Soit \(E\) l’espace vectoriel des fonctions continues de \([-1,1]\) à valeurs dan ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1895

On munit \(C[0,1]\), l’espace vectoriel des fonctions continues sur \([0,1]\) à v ...