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Programme de mathématiques BCPST, première année · semestre 2

b) Dimension

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95 exercices
Texte officiel du programme
ContenusCapacités et commentaires
Dimension.
On admet que toutes les bases d’un sous-espace vectoriel ont même cardinal appelé dimension du sous-espace vectoriel.
Dans un espace vectoriel de dimension $p \geq 1$ :
• Toute famille libre peut se compléter en une base.
• Toute famille libre a au plus $p$ éléments.
• Une famille libre ayant $p$ éléments est une base.
• De toute famille génératrice on peut extraire une base.
• Toute famille génératrice a au moins $p$ éléments.
• Une famille génératrice ayant $p$ éléments est une base.
Aucune version plus précise de ce théorème n’est exigible.
Les démonstrations ne sont pas exigibles
On complète ces propositions par l’étude du cas particulier des familles orthogonales de deux ou trois vecteurs de l’espace de dimension 2 ou 3.
Si $E$ et $F$ sont deux sous-espaces vectoriels de $\mathbb{K}^n$ avec $F \subset E$, alors $\dim F \leq \dim E$ ; et si les deux dimensions sont égales, alors $F = E$.
Rang d’une famille finie de vecteurs.
Le rang peut se calculer pratiquement en adaptant la méthode du pivot aux familles finies de vecteurs.
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

exo7 1005

Soit \(E =\R^3\). On définit le système ...

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 1011

On considère dans \(\Rr^3\), ...

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 1012

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

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 solution

exo7 1019

On considère, dans \({\Rr}^4\), 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 Espace vectoriel

exo7 1024

Déterminer suivant la valeur de \(x \in \Rr\) le rang de la famille de vecteurs ...

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 1025

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

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 1039

Soit \(E\) un \({K}\) espace vectoriel de dimension finie ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 1051

Rappeler la structure d’espace vectoriel de \(M_n({\Rr})\). Déterminer une base de ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 1054

Soit \(E\) le sous ensemble de \(M_3({\Rr})\) défini par ...

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 1086

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

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 1093

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

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 Espace euclidien, espace normé

exo7 1466

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

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1656

Soit \(E\) un \(\mathbb{K}\)-espace vectoriel de dimension finie et ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 1673

Soit \(K\) un corps commutatif quelconque, et soit \(F=\mathcal{M}_n(K)\) l’espac ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé solution

exo7 1900

 

I Préliminaires

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 2450

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

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 2613

Soit \(E\) un espace vectoriel de dimension \(n\). On cherche à déterminer une ma ...

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 2781

Les familles suivantes sont-elles libres ?

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 2782

On suppose que \(v_1, v_2, v_3, \ldots,v_n\) sont des vecteurs indépendants de ...

L1 Algèbre Espace vectoriel solution

exo7 3317

Montrer que dans \(\R^3\), les trois vecteurs \(\vec a = (1,0,1)\), ...

L1 Algèbre Espace vectoriel solution

exo7 3318

Dans \(\R^4\), trouver le rang de la famille de vecteurs :

...

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 ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 3421

Soient \(f_1, \dots, f_n\), \(n\) formes linéaires indépendantes sur un ev ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 3422

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

L2 Algèbre Endomorphisme particulier

exo7 3569

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

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 3626

Dans \(K^3\) on considère les formes linéaires : \(f_1(\vec x) = x+2y+3z\), ...

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 solution

exo7 3630

Soit \(E = \R_3[X]\). On considère les formes linéaires : ...

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 solution

exo7 3632

Soit \(E = K_n[X]\). On note \(P_0 = 1\), ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier solution

exo7 3633

Soit \(E = K_n[X]\) et \(a,b \in K\) distincts. On pose ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier

exo7 3635

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

L2 Algèbre Endomorphisme particulier

exo7 3638

Soient \(f_1,\dots,f_n : \R \to \R\) \(n\) fonctions linéairement indépendantes. ...