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Programme de mathématiques BCPST, première année · semestre 2

a) Structure vectorielle

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109 exercices
Texte officiel du programme
ContenusCapacités et commentaires
Description de la structure vectorielle de $\mathbb{K}^n$, règles de calcul.
On fait le lien avec les règles habituelles du calcul sur les vecteurs du plan et de l’espace en géométrie.
On pourra faire remarquer que certains ensembles rencontrés dans d’autres chapitres (ensemble des polynômes de degré inférieur ou égal à $n$, ensemble des suites vérifiant une relation de récurrence linéaire, ensemble des solutions d’une équation différentielle linéaire, ensemble de matrices,…) possèdent eux aussi cette structure vectorielle, sans qu’aucune connaissance relative à la notion générale d’espace vectoriel ne soit requise à ce stade.
Combinaison linéaire d’une famille finie de vecteurs.
Sous-espaces vectoriels de $\mathbb{K}^n$.
On entend par sous-espace vectoriel un ensemble de vecteurs stable par combinaison linéaire et contenant le vecteur nul.
Intersection d’un nombre fini de sous-espaces vectoriels.
Sous-espace vectoriel engendré par une famille finie de vecteurs.
Famille génératrice finie d’un sous-espace vectoriel.
Famille libre finie, famille liée finie.
On utilise la notation $\mathrm{Vect}(x_1, x_2, \ldots x_k)$.
Bases d’un sous-espace vectoriel.
On admet l’existence de bases pour tout sous-espace vectoriel autre que l’espace nul.
Coordonnées d’un vecteur par rapport à une base.
Une interprétation matricielle est ici pertinente, amenant à parler de la matrice colonne associée au vecteur, puis de la matrice d’une famille de vecteurs.
Base canonique de $\mathbb{K}^n$.
On veillera à ne pas travailler systématiquement dans la base canonique en mettant en évidence l’intérêt, dans certains contextes, de choisir une autre base.
L1 Algèbre Espace vectoriel solution

Décomposition d’un sous-espace de $\mathbb{R}^3$

On considère dans \(\mathbb{R}^3\) l’ensemble ...

L1 Algèbre Espace vectoriel solution

Espaces vectoriels engendrés dans $\mathbb{R}^3$

Dans \(\mathbb{R}^3\), on considère \(u=(1,1,0)\), ...

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 1000

Pour \(k=2,3,4\) montrer que \(V_{k}\) est un s.e.v. de ...

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 1002

Soient ...

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 1003

Soient le triplet \({\mathbf v}_1 =(1,2,3,0), {\mathbf v}_2 =(-1,1,2,1), {\mathbf v}_3 =(1,5,8,1)\) et le triplet ...

L1 Algèbre Espace vectoriel solution

exo7 1006

Montrer que les vecteurs \(v_1 =(1,-1,i)\), \(v_2=(-1,i,1)\), ...

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 1009

Etudier la liberté des familles

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 1010

Les familles suivantes sont-elles génératrices ?

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 1011

On considère dans \(\Rr^3\), ...

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 1013

Déterminer une base de \(D = \left\{ (x, y, z) \in \Rr^3 / x + y = 0, x-y + z = 0\right\}\).

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 1014

Calculer la dimension du sous-espace vectoriel de \(\mathbb R^4\) engendré par les vecteurs ...

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 1020

Soient \(E = \left\{ (x, y, z, t) \in \Rr^4 / x + y + z + t = 0\right\}\) et ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 1055

Soit \(A\in M_2(\R ) .\) On nomme commutant de \(A\) et on note ...

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 1057

Montrer que \(F=\{ M\in M_2({\Rr }) ; tr(M)=0\}\) est un sous-espace vectoriel de ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 1072

Soit \(J\in M_{n}({\Rr})\) une matrice telle que : \(J^{2}=I\) et ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 1110

Montrer que l’espace des formes bi-linéaires sur \(\R^{2}\) est un espace vectoriel. En donner une base.

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 1120

La famille \((2, 1, 0)\), \((1, 3, 1)\), ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 1184

Soit \(F\) le sous-espace vectoriel de \(\Rr^4\) des éléments ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 1185

On considère le système ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 1189

Soient \(v_1=\begin{pmatrix} a\\b\\c \end{pmatrix}\) et ...

L2 Algèbre Groupe, anneau, corps

exo7 1379

Soient \(A=\left(\begin{smallmatrix} 1&1\\0&1\end{smallmatrix}\right)\) et ...

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 2425

VRAI ou FAUX

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 2450

Dans \(\R^4\), on note \(v_1 = {\null}^t(1, 2, 0, -1)\), ...

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 2459

Soit \(E\) l’espace vectoriel des matrices carrées réelles d’ordre 2.

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 2778

En utilisant les opérations d’addition \(+\) et de multiplication \(\cdot\) de de ...

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 2779

Qu’est -ce qui empêche de définir les mêmes opérations que dans l’exercice précédent sur les ensembles suivants ?

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 2780

Soient dans \(\mathbb{R}^3\) les vecteurs \(\vec{v_1}= (1,1,0)\), ...

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 2781

Les familles suivantes sont-elles libres ?

L1 Algèbre Espace vectoriel solution

exo7 3297

On considère les vecteurs de \(K^3\) : \(\vec a = (1, 2, 1)\), ...

L1 Algèbre Espace vectoriel solution

exo7 3298

Soient \(F,G,H\) trois sous-espaces d’un espace vectoriel \(E\). Comparer ...

L1 Algèbre Espace vectoriel solution

exo7 3299

Soient \(F,G,F',G'\) des sev d’un ev \(E\).

Montrer que si ...

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 3300

Soit \(E\) un \(K\)-ev non nul et ...

L1 Algèbre Espace vectoriel solution

exo7 3303

Soit \(E\) un espace vectoriel, \((\vec x_1,\dots,\vec x_n)\) une famille libre d ...

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 3304

Soit \(E\) l’ev \(\R^\R\), \(F\) le sev engendré ...

L1 Algèbre Espace vectoriel solution

exo7 3320

Dans \(K^3\), on donne les sous espaces : ...

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 3323

Soit \(E\) un ev de dimension finie et \((F_i)_{i\in I}\) une famille de sous-esp ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 3377

Une matrice carrée \(M\) est dite magique si les sommes des coefficients de ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 3387

Une partie \({\cal I} \subset \mathcal{M}_n(K)\) est appelée idéal à droite de ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 3422

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

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 3444

Soient \(E\) un ensemble quelconque et \({f_1, \dots, f_n} : E \to K\) des foncti ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire solution

exo7 3476

Soit \(A \in \mathcal{M}_n(\R)\) et \(E = \{ M \in \mathcal{M}_n(\R)\) tq ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier

exo7 3625

Dans \(K^3\) on considère les formes linéaires : \(f_1(\vec x) = x+y-z\), ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier solution

exo7 3627

Pour \(\vec x = (x_1,\dots,x_n) \in K^n\) on pose \(f_i(\vec x) = x_i+x_{i+1}\) ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier

exo7 3628

Soit \(E = K_n[X]\). Montrer que la famille \({\cal F} = (f_0,\dots,f_n)\) est u ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier

exo7 3635

Soit \(E = K_n[X]\), \(Q \in E\) de degré \(n\) ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier

exo7 3636

Soit \(E = K_n[X]\). Soit \(\varphi \in E^*\) telle que : ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier

exo7 3646

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

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 3653

Soient \(F_1\), \(F_2\), \(F_3\) trois sev de ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4746

Soit \(E\) un evn de dimension finie et \(({\vec u}_n)\), ...

L2 Géométrie Analyse vectorielle solution

exo7 4947

Soit \(ABCD\) un tétraèdre non aplati de l’espace. Pour \(X,Y \in \{A,B,C,D\}\) d ...