Décomp. des noyaux, espaces caractéristiques

Bonjour,

Certaines notions d'algèbre linéaire me posent souci : le théorème de décomposition des noyaux et les sous-espaces caractéristiques. J'arrive à les manipuler algébriquement et je comprends leur utilisation mais je ne parviens pas à sentir leur signification, autrement dit à en construire une représentation intuitive. Ainsi, peut-on se représenter géométriquement ce que signifient la multiplicité d'une valeur propre et les sous-espaces caractéristiques ? Peut-on « voir ce qu'il se passe » dans l'application du lemme des noyaux ?

Merci pour votre aide.

Réponses

  • Je ne sais pas si ça aide, mais voici un exemple.
    Soit $E = \mathcal C^\infty (\R,\C)$, et $d$ l'opérateur de dérivation : $d(f) = f'$.
    Les valeurs propres de $d$ sont tous les complexes $\lambda$, et les vecteurs propres sont les exponentielles $x \mapsto \exp(\lambda \cdot x)$.

    Le sous-espace caractéristique $N_0(d)$ pour $\lambda = 0$ est la réunion des noyaux itérés de $d$.
    Or $\ker\big(d^n\big) = \C_{n-1}[X]$, donc $N_0(d) = \C[X]$ l'espace des fonctions polynomiales.

    Pour $\lambda\in\C$, par méthode de variation de la constante, on a : $\ker\big((d-\lambda \cdot I)^n\big) = \C_{n-1}[X] \cdot \exp(\lambda \cdot X)$.
    En tout : $N_\lambda(d) = \C[X] \cdot \exp(\lambda \cdot X)$.

    Donnons-nous une équation différentielle linéaire à coefficients constants : $\big(P(d)\big)(f) = 0$.
    L'espace des solutions est bien une somme directe $
    \ker\big(P(d)\big)
    = \bigoplus\limits_{P(\lambda)=0}
    \C_{m_P(\lambda)-1}[X] \cdot \exp(\lambda X)
    $.
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