Noyaux itérés

Bonjour,

Soit $u$ un endomorphisme d'un espace vectoriel $E$ de dimension finie $n$. On pose, pour tout $k\in\mathbf N, K_k=\ker(u^k)$ et $n_k=\dim\ker(u^k))$. J'ai trouvé une autre démonstration que celle de mon cours du fait suivant : il existe $r\in\mathbf N$ tel que $r\leq n$ et $\lim_{k\to\infty} n_k=r$.
Cette dernière est selon moi beaucoup plus simple et je souhaiterais confirmer que je ne fais pas d'erreur.

Voilà ma preuve : la suite $(K_k)_{k\in\mathbf N}$ étant croissante pour l'inclusion, la suite $(n_k)_{k\in\mathbf N}$ est également croissante. De plus, $(n_k)_{k\in\mathbf N}$ est majorée par $n$ donc converge par limite monotone vers un réel $r\leq n$. Reste à montrer que $r\in\mathbf N$ (ça paraît évident mais bon). Comme $\frac{1}{2}\in\mathbf R_{+}^*$, il existe $N\in\mathbf N$ tel que pour tout $k\in\mathbf N$, on ait $k\geq N\implies |n_k-r|\leq\frac{1}{2}<1$. Or $(n_k)_{k\in\mathbf N}$ est à valeurs dans $\mathbf N$, on a donc en particulier $r\in\mathbf N$.

[$\LaTeX$ fournit les commandes \dim et \ker qui gèrent les espacements. ;-) AD]

Réponses

  • Pas besoin de tout ce tralala pour dire qu'une suite croissante majorée d'entiers est stationnaire à partir d'un certain rang.
    Dans le cas de la suite qui nous intéresse, il suffit qu'elle pause au rang $k$ ($n_{k+1}=n_k$) pour qu'elle stationne à partir du rang $k$ ($n_\ell =n_k$ pour tout $\ell\geq k$). On est donc sûr que la suite est constante au plus tard à partir du rang $n$.
    Tu peux d'ailleurs démontrer que $0\leq n_{p+2}-n_{p+1}\leq n_{p+1}-n_p$ pour tout entier naturel $p$.
  • Même mieux : ta suite est stationnaire à partir d'un certain rang !
    Mais dans mon souvenir, "noyaux itérés" fait référence à quelque chose de plus que juste ça
  • Effectivement, c'est bon. Par contre, pour la démonstration de l’"essoufflement" de la suite des dimensions des noyaux, c'est joli mais non trivial je trouve (j'ai pas trouvé tout seul). Je parle de la preuve introduisant deux espaces quotients bien choisis.
  • Bah les sauts étant les différences de dimension entre les noyaux successifs, qui sont exactement les dimensions des quotients successifs, ça reste assez naturel. Après si on souhaite vraiment se passer de quotient on peut toujours les camoufler dans le raisonnement sans en parler directement.
  • @Poirot : oui, comme en prépa où on fait par supplémentaires
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