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Programme de mathématiques MP, MPI

Réduction des endomorphismes et des matrices carrées

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Texte officiel du programme

La réduction des endomorphismes et des matrices carrées prolonge les notions d’algèbre linéaire vues en première année. Elle trouve des applications et des illustrations dans d’autres domaines du programme (topologie, équations différentielles, systèmes dynamiques discrets, chaînes de Markov). Elle permet également de tisser des liens entre l’algèbre linéaire et l’algèbre générale, notamment polynomiale.

Le but de cette section est de donner une introduction substantielle au problème de la réduction. Les approches sont de deux types, qu’il convient d’identifier : la première, de nature géométrique, repose sur les notions de sous-espace stable et d’éléments propres ; la seconde, plus algébrique, fait appel aux polynômes annulateurs.

Sans soulever de difficulté, on signale que les notions d’algèbre linéaire étudiées en première année s’étendent au cas d’un corps de base quelconque. Pour éviter les difficultés liées aux polynômes en caractéristique non nulle, la section est traité sous l’hypothèse que $\mathbb{K}$ est un sous-corps de $\mathbb{C}$.

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme solution

Diagonalisation et calcul de puissance

On considère la matrice \[A= \begin{pmatrix} 4 & 0 \\ 1 & 3 \end{pmatrix}.\]

L3 Analyse numérique Résolution de systèmes linéaires : méthode itérative solution

Etude d'une méthode itérative

Soit \(A \in \mathcal{M}_N(\R)\) une matrice réelle symétrique définie positive et ...

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 1038

Soit \(f\in L(E)\) où \(E\) est un \({K}\)-espac ...

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 1039

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

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 1080

Soient \((x_n)_{n \in \N}\) et \((y_n)_{n \in \N}\) deux suites réelles, vérifian ...

L1 Algèbre Matrice

exo7 1085

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

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 1100

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

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 1104

Soit \(f\) l’endomorphisme de \(\Rr^2\) de matrice ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 1138

Pour \((a_{0},\dots,a_{n-1)}\in\R^{n}\), on note \(A_{(a_{0}\dots a_{n})}\) la ma ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 1155

On considère les matrices :

...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 1159

Soit \(\left( A,B\right) \in M_{n}({\Rr})^{2}\) tel que \(A^{2}+B^{2}=AB\) et ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 1177

Soit \(A = \begin{pmatrix} 2&2&0\\1&2&1\\0&2&2\\ \end{pmatrix}\). Déterminer les ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 1180

Résoudre suivant les valeurs de \(a \text{ et } \mu \in \Rr\) ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 1190

Soit \(u\) un endomorphisme de \(E\), et ...

L2 Algèbre Groupe, anneau, corps

exo7 1378

Soit \(\sigma\) un automorphisme de \(\Rr\).

L2 Algèbre Groupe, anneau, corps

exo7 1380

Soient \(E\) un \(\Rr\)-espace vectoriel et ...

L2 Algèbre Groupe, anneau, corps

exo7 1383

Soient \(E\) un \(\Rr\)-ev et ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier

exo7 1523

Soit \(f\in\mathrm{End}(\R^{3})\) tel que \(f^{2}=0\). Montrer qu’il existe ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier

exo7 1526

Soit \((E , \langle , \rangle )\) un espace euclidien et ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier

exo7 1529

Soit \((E , \langle , \rangle )\) un espace euclidien et ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier

exo7 1531

Soit \(A =(a_{ij}) \in \textbf{M}_n(\R)\). Montrer que \(S = {}^t\! A\cdot A\) es ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier

exo7 1547

Soit \(A=(a_{ij})_{\substack{1\leq i\leq n\\1\leq j\leq n}}\) une matrice symétrique réelle. Montrer que ses valeu ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier

exo7 1551

A — Soit \(E\) un espace vectoriel et \(u\) et ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier

exo7 1552

Dans un espace euclidien \((E,<\cdot ,\cdot>)\), on considère un vecteur ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier

exo7 1560

Déterminer une matrice diagonale \(D\in\mathcal{M}_2(\Rr)\) et une matrice orthogonale ...

L2 Algèbre Endomorphisme particulier

exo7 1564

Soit \((E , \langle , \rangle )\) un espace euclidien de dimension \(4\) et ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1574

Soit \(A\in M_3 (\R )\) la matrice ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1575

Soit \(P\in \C [X]\) tel que \(P(0)=0\) et ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1576

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

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1577

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

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1578

Déterminer toutes les matrices \(A\) de \(\mathcal{M}_{2,2}(\R)\) telles que ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 1579

Énoncer le théorème de Cayley-Hamilton. Le démontrer dans le cas particulier où le polynôme caractéristique est scindé à racines simples.

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1580

Réduire la matrice ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1581

Soit \(A\in\mathcal{M}_2(\C)\) de trace non nulle. Montrer que toute matrice ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1582

Que peut-on dire d’un endomorphisme d’un \(K\)-espace vectoriel de dimension finie annulé par les polynômes ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1583

Soient \(E\) un \(K\)-espace vectoriel de dimension finie et ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1584

Soit \(M\in\mathcal{M}_n(K)\) une matrice diagonale. Si \(P\in K[X]\), calculer ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1585

En appliquant la méthode utilisée en cours pour démontrer l’existence d’un polynôme annulateur d’un endomorphisme d’un espace vectoriel de dimensio ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1586

Quel est le polynôme minimal d’un endomorphisme d’une droite vectorielle ?

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1587

Soient \(E\) un espace vectoriel de dimension \(n\ge 2\) et ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1588

Déterminer les endomorphismes d’un \(K\)-espace vectoriel \(E\) de dimension fini ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1589

Montrer que \(P=(X-1)^2(X-2)\) est un polynôme annulateur de la matrice ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1590

Soient \(E\) un \(K\)-espace vectoriel de dimension finie, ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1591

Soit \(f\) un endomorphisme d’un \(\Rr\)-espace vectoriel ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1592

Soit \(f\) un endomorphisme d’un \(K\)-espace vectoriel ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1593

Déterminer le polynôme minimal de la matrice ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1594

Soient \(J=\left(\begin{smallmatrix} 1&1\\1&1\end{smallmatrix}\right)\) et la matrice par blocs à coeffici ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1595

On considére la matrice ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1596

On se place dans \(E=\C\,\,^4\) muni de sa base canonique ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 1597

Soit \(m \in \R\) et \(A_m\in M_3 (\R )\) la matrice ...