Et en caractéristique 2 ?

Bonjour,

Je donne chaque année l'exercice suivant :Soit $u$ un endomorphisme d'un $\K$ espace vectoriel $E$. Montrer l'équivalence en les propriétés suivantes :
  1. $u^2=\tilde{0}$,
  2. il existe un projecteur $p$ de $E$ tel que $p\circ u = u$ et $u \circ p=\tilde{0}$,
  3. il existe un projecteur $p$ de $E$ tel que $p\circ u -u\circ p= u$.

La démonstration ne pose aucun problème lorsque $\K$ est $\R$ ou $\C$.
Il est facile de prouver que les propositions $1$ et $2$ sont équivalentes pour n'importe quel corps et il est trivial que $2 \Rightarrow 3$.
En revanche, l'implication $3 \Rightarrow 2$ que je connais demande une division par $2$... et un élève un peu plus malin que les autres m'a demandé : "Et si le corps est de caractéristique $2$, le résultat est-il encore vrai ?"

Bien évidemment, je ne savais pas répondre à la question... et bien que j'ai un peu tourné le problème de plusieurs façons, je n'ai pas trouvé la réponse. J'ai même l'impression qu'il n'y a pas d'autre moyen que de diviser par $2$... ce qui tendrait à suggérer qu'il existe un contre-exemple, que j'avoue ne pas avoir cherché.

Si vous avez une idée à ce sujet, je suis preneur.

Réponses

  • En caractéristique 2 on n'a plus $3 \Rightarrow 2$ :

    $p$ de matrice $\begin{pmatrix}1&0\\ 0&0\end{pmatrix}$ et $u$ de matrice $\begin{pmatrix}0&1\\ 1&0\end{pmatrix}$ vérifient $pu-up=u$ mais $u^2=id$.
  • Voir du côté d'une application en dimension 2 qui échange les coordonnées et p qui projette sur la première.

    Edit : grillé
  • Bon, j'aurais vraiment dû prendre quelques secondes pour chercher, parce que c'était à peu près la première idée que je voulais tester...
    Merci pour vos réponses.
  • Question qui n’a rien à voir : ne supposes-tu pas que $E$ est de dimension finie dans cet exercice (pour construire le projecteur dans (i) implique (ii))?
  • Disons plutôt que j'admets que tout espace vectoriel possède un supplémentaire, ou encore que tout espace vectoriel possède une base (ce qui est vrai en présence de l'axiome du choix... mais j'évite d'en parler).
  • Partant d'un projecteur quelconque ne suffit-il pas de prendre u qui échange les coordonnées de la décomposition selon image et noyau de p pour échapper à ces considérations patatophysiques ?
Connectez-vous ou Inscrivez-vous pour répondre.