exo7 3640

On note fn(x)=cos⁡nxf_n(x) = \cos nx et gn(x)=sin⁡nxg_n(x) = \sin nx (x∈Rx \in \R, n∈Nn \in \N).

Soit EnE_n l’espace engendré par la famille Fn=(f0,…,fn,g1,…,gn){\cal F}_n = (f_0,\dots,f_n,g_1,\dots,g_n).

1

Montrer que pour k≥1k \ge 1, (fk,gk)(f_k,g_k) est libre.

2

Soit φ:En→En,f↦f′′\varphi : {E_n} \to {E_n}, f \mapsto {f''}. Chercher les sous-espaces propres de φ\varphi. En déduire que Fn{\cal F}_n est libre.

3

On note ak=2kπ2n+1a_k = \frac{2k\pi}{2n+1} et φk:En→R,f↦f(ak).{\varphi_k} : {E_n} \to \R, f \mapsto {f(a_k).}

Montrer que (φ0,…,φ2n)(\varphi_0,\dots,\varphi_{2n}) est une base de En∗E_n^*. (On utilisera la fonction f:x↦∏k=1n(cos⁡x−cos⁡ak)f : x \mapsto \prod_{k=1}^n (\cos x - \cos a_k))

4

Soit N∈N∗N \in \N^*. On note bk=2kπNb_k = \frac{2k\pi}N et ψk:En→R,f↦f(bk).{\psi_k} : {E_n}\to \R, f \mapsto {f(b_k).} Montrer que (ψ0,…,ψN−1)(\psi_0,\dots,\psi_{N-1}) est libre si et seulement si N≤2n+1N \le 2n+1, et engendre En∗E_n^* si et seulement si N≥2n+1N \ge 2n+1.

Exercice Jv7r

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