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Programme de mathématiques PCSI · semestre 2

Espaces vectoriels et applications linéaires

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772 exercices
Texte officiel du programme

Les objectifs de cette section sont les suivants :

  • acquérir les notions de base relatives aux espaces vectoriels et à l’indépendance linéaire ;
  • reconnaître les problèmes linéaires et les traduire à l’aide des notions d’espace vectoriel et d’application linéaire ;
  • définir la notion de dimension, qui décrit le nombre de degrés de liberté d’un problème linéaire ; on insistera sur les méthodes de calcul de dimension et on fera apparaître que ces méthodes reposent sur deux types de représentation : paramétrisation linéaire d’un sous-espace, description d’un sous-espace par équations linéaires.

En petite dimension, l’intuition géométrique permet d’interpréter les notions de l’algèbre linéaire, ce qui facilite leur extension au cas général : on en tirera parti par de nombreuses figures.

$\mathbb{K}$ désigne $\mathbb{R}$ ou $\mathbb{C}$. Tout développement théorique sur les espaces de dimension infinie est hors programme.

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 2607

Soit \(A\) la matrice ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 2615

Questions préliminaires :

L2 Géométrie Courbes planes

exo7 2697

Sur l’écran d’un oscilloscope on observe la courbe dont les équations paramétriques sont les suivantes: ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire

exo7 2731

Décider, pour chacun des systèmes d’équations aux inconnues \(x_1\), \(x_2\), ...

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 ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 2761

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

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur

exo7 2765

Soit la matrice ...

L1 Algèbre Application linéaire

exo7 2771

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

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

exo7 2782

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

L1 Algèbre Nombres complexes solution

exo7 2925

Montrer que toute droite du plan admet pour équation complexe : \(az + \overline{az} = b\) avec ...

L2 Algèbre Groupe, anneau, corps

exo7 3029

On dit que \(K\) est un corps gauche si \((K,+,\times)\) est un anneau et si ...

L1 Algèbre Polynôme, fraction rationnelle

exo7 3164

Soit \(a,b \in K,\ a \ne b\). On pose \(P_k = (X-a)^k(X-b)^{n-k}\). Dé ...

L1 Algèbre Polynôme, fraction rationnelle

exo7 3165

Soit \(n\in\N^*\). Pour \(k\in{[[0,n]]}\) on pose ...

L1 Algèbre Polynôme, fraction rationnelle

exo7 3166

Soient \(U,V \in K[X]\) non constants. On pose \(P_k = U^kV^{n-k}\). Montrer que ...

L1 Algèbre Polynôme, fraction rationnelle

exo7 3168

On note \(U_p = \frac { X (X-1) \cdots (X-p+1) }{p!},\quad p \in \N\), et ...

L1 Algèbre Polynôme, fraction rationnelle solution

exo7 3169

Soit \(P \in { K[X]}\) de degré \(n\). Démontrer que la ...

L1 Algèbre Polynôme, fraction rationnelle solution

exo7 3170

Soit \(k\in\N^*\) et \(z_0,\dots,z_k\) des complexes. Soient les polynô ...

L1 Algèbre Polynôme, fraction rationnelle

exo7 3172

Soit \(\Phi : { K[X]} \to { K[X]}, P \mapsto {P(X+1)+P(X-1)-2P(X)}\)

L1 Algèbre Polynôme, fraction rationnelle solution

exo7 3173

Soit \(a\in K\) et ...

L1 Algèbre Polynôme, fraction rationnelle solution

exo7 3181

Montrer qu’il existe un unique polynôme \(P_n \in { K[X]}\) tel que ...

L1 Algèbre Polynôme, fraction rationnelle

exo7 3183

Soit \(\Phi \in \mathcal{L} { K[X]}\) commutant avec la dérivation, c’est à dire : ...

L1 Algèbre Polynôme, fraction rationnelle solution

exo7 3186

Montrer que pour tout entier \(n \in \N\) il existe un unique polynôme ...

L1 Algèbre Polynôme, fraction rationnelle

exo7 3197

Soit \(B \in { K[X]}\) de degré \(n > 0\). On considè ...

L1 Algèbre Polynôme, fraction rationnelle solution

exo7 3198

Soit \(E = K_3[X],\ A = X^4-1,\ B = X^4-X,\) et ...

L1 Algèbre Polynôme, fraction rationnelle

exo7 3211

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

L1 Algèbre Polynôme, fraction rationnelle solution

exo7 3260

Trouver \(a,b,c,d \in \R\) tels que : ...

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

exo7 3301

Étudier la liberté des familles suivantes :

L1 Algèbre Espace vectoriel

exo7 3302

On considère que \(\R\) est un \(\Q\)-espace vectoriel.

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 3305

Soit \(A = \{P\in\R[X]\) tq \(P=(1-X)Q(X^2)\) avec ...

L1 Algèbre Application linéaire

exo7 3306

Soit \(f : E \to F\) une application linéaire et \(E_1\), ...

L1 Algèbre Application linéaire

exo7 3307

Soient \(E,F\) deux espaces vectoriels et \(f : E \to F\) linéaire.

L1 Algèbre Application linéaire

exo7 3308

Soit \(E\) un espace vectoriel et \(f,g \in \mathcal{L}(E)\). Montrer que ...

L1 Algèbre Application linéaire

exo7 3309

Soit \(E\) un espace vectoriel et \(f \in \mathcal{L}(E)\) tel que pour tout ...

L1 Algèbre Application linéaire solution

exo7 3310

Soient \(f,g \in \mathcal{L}(E)\) tels que \(f\circ g \circ f = f\) et ...

L1 Algèbre Application linéaire

exo7 3311

Soit \(f \in \mathcal{L}(E)\) tel que \(f^3 = \mathrm{id}_E\).

L1 Algèbre Application linéaire solution

exo7 3312

On considère que \(\C\) est un \(\R\)-espace vectoriel.