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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.
L2 Géométrie Isométrie vectorielle

exo7 1984

Soit \(E\) euclidien orienté de dimension 3 et \(a\in E\).
Soit ...

L2 Géométrie Géométrie affine dans le plan et dans l'espace

exo7 2002

Quelle est l’application ...

L2 Géométrie Géométrie affine euclidienne

exo7 2037

On considère \(S_1\) la transformation du plan définie par le système d’équations suivant :

...

L3 Analyse numérique Autre solution

exo7 2211

Démontrer l’identité \[(A + UBV)^{-1} = A^{-1} -A^{-1} U( I+BVA^{-1}U)^{-1} BVA^{-1}\] en précisant:

    ...
L3 Analyse numérique Autre solution

exo7 2216

Soit \(A\in\Rr^{m\times n}\) de rang \(r\leq p=\min (m,n)\). On considère la déco ...

L3 Topologie Application linéaire bornée solution

exo7 2365

Soit \(X = \Rr[x]\) l’ensemble des polynômes. Pour ...

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 2433

Soit \(f\) l’endomorphisme de \(\R^3\) dont la matrice par rapport à la base cano ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 2436

Soit \(e = (e_1, e_2, e_3)\) la base canonique de \(\R^3\) et ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 2441

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

L1 Algèbre Matrice

exo7 2447

Soit \(E\) l’espace vectoriel des fonctions réelles indéfiniment dérivables à valeurs dans ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 2449

Calculer le rang de la matrice ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 2458

Soit \(E\) l’espace vectoriel des matrices carrées d’ordre \(n\) réelles, et ...

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 2475

Trouver toutes les matrices de \(\mathcal{M}_3(\Rr)\) qui vérifient

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 2585

Soient \(A\) et \(B\) des matrices non nulles de ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 2591

Soit \(a\in\R\), notons \(A\) la matrice suivante ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 2736

Les vecteurs complexes \((z, w)\) et \((z', w')\) sont liés par la formul ...

L1 Algèbre Application linéaire

exo7 2740

On munit \(\mathbb{R}^2\) d’un repère orthonormé \((O, \vec{i}, \vec{j})\). Montr ...

L1 Algèbre Application linéaire

exo7 2741

Soit \(f\) la fonction de \(\mathbb{R}^4\) dans ...

L1 Algèbre Application linéaire

exo7 2742

Soit l’application \(f~:\mathbb{R}^3\rightarrow \mathbb{R}^3\) donnée par : ...

L1 Algèbre Application linéaire

exo7 2743

Soit \(f\) une application linéaire surjective de \(\mathbb{R}^{4}\) dans ...

L1 Algèbre Application linéaire

exo7 2744

Soit la matrice ...

L1 Algèbre Application linéaire

exo7 2745

Soit la matrice ...

L1 Algèbre Application linéaire

exo7 2746

Soit la matrice ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 2761

Soit \(f~:\mathbb{R}^2\rightarrow \mathbb{R}^2\) l’application linéaire définie par ...

L1 Algèbre Application linéaire

exo7 2770

Pour chaque couple de matrices \((A_i, b_i)\), \(1\leq i\leq 5\), ci-dessous

L1 Algèbre Application linéaire

exo7 2771

Calculer une base de l’image et une base du noyau de l’application linéaire ...

L1 Algèbre Polynôme, fraction rationnelle

exo7 3211

Soient \(A,B \in { K[X]}\), \(p = \deg A\), ...

L2 Algèbre Groupe, anneau, corps

exo7 3352

Soit \(E\) un ev de dimension finie et \(\cal A\) une sous-algèbre de ...

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 3381

Soit \(A = \begin{pmatrix} 1&1\cr 1&1 \cr\end{pmatrix}\). On veut résoudre l’équation dans ...

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 3383

Soit \(A \in \mathcal{M}_n(K)\) telle que \(A^k = I\ (k \ne 0)\). On pose ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire solution

exo7 3431

Soit \(A \in \mathcal{M}_n(\R)\). Étudier le rang de \(\text{com}(A)\) en fonctio ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire solution

exo7 3434

On considère un système linéaire homogène : \((S) \iff AX = 0\), avec ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire solution

exo7 3464

Chercher ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 3468

Soit \(M \in \mathcal{M}_n(K)\). Montrer que : \(\mathrm{rg}(M) = 1 \iff\) il exi ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire solution

exo7 3470

Soient \(x_1, \dots, x_p, y_1, \dots y_p \in K\). On note \(A,B\) les matrices d ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 3471

Soient \(A \in \mathcal{M}_{n,p}(K)\) et \(B \in \mathcal{M}_{n,q}(K)\). On consi ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 3478

Soit \(A \in \mathcal{M}_{2}(K)\). Chercher le rang de l’application ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire solution

exo7 3479

Soit \(M \in \mathcal{M}_3(K)\) antisymétrique. Quel est le rang de \(M\) ?

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 3480

Soit \(A=(a_{ij}) \in \mathcal{M}_n(K)\) antisymétrique.

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire solution

exo7 3483

Soient deux matrices \(B \in \mathcal{M}_{n,r}(\R)\) et ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3589

Soit \((M_n)\) une suite de points dans le plan, de coordonnées \((x_n,y_n)\) déf ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier solution

exo7 3631

Soit \(E = \R_3[X]\) et \(a,b,c \in \R\) distincts. On considère les formes linéa ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier

exo7 3634

Soient \(f_1,\dots,f_n\) des formes linéaires sur \(K^n\) telles qu’il existe ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier

exo7 3644

Soit \(E\) un \(K\)-ev de dimension finie et ...

L2 Algèbre Espace euclidien, espace normé solution

exo7 3706

Soit \(E\) un espace vectoriel euclidien et \(f \in \mathcal{L}(E)\) antisymétriq ...

L2 Algèbre Espace euclidien, espace normé solution

exo7 3707

Soit \(E\) un espace vectoriel euclidien orienté de dimension 3, \({\cal B}\) une ...

L2 Algèbre Espace euclidien, espace normé

exo7 3733

Soit \(E\) un espace euclidien de dimension \(n\). Soit ...

L2 Analyse Equation différentielle

exo7 4066

Soit \((p,q)\in\R^2\) et \((E)\) l’équation : ...

L2 Analyse Equation différentielle solution

exo7 4072

Soit \(A\) un polynôme à coefficients réels de degré 2 donné. Au polynôme \(P\) d ...

L2 Analyse Equation différentielle solution

exo7 4085

Soit \(E\) l’ensemble des fonctions \(f : \R \to \R\) de classe ...