problème d'endomorphisme cyclique
dans Algèbre
Bonjour à tous,
voila mon prof nous a filé un partiel de spé de 2005 concernant les endomorphismes cycliques, et je rencontre quelques difficultés.
Rappelons déjà la définition :
Soit $p$ dans $\mathbb {N}$ et $E$ un $\C$-espace vectoriel.
On dit qu'un endomorphisme $f$ de $E$ est cyclique d'ordre $p$ s'il existe un vecteur $u \in E$ vérifiant les trois conditions suivantes :
\begin{enumerate}
\item ${f}^p(u) =u$
\item La famille de vecteurs $(u, f(u), {f}^2(u), \ldots, {f}^{p-1}(u))$ est constituée de vecteurs distincts
\item La famille de vecteurs $(u, f(u), {f}^2(u), \ldots, {f}^{p-1}(u))$ est génératrice de $E$
\end{enumerate}
La famille de vecteurs $(u, f(u), {f}^2(u), \ldots, {f}^{p-1}(u))$ est alors appelée un cycle de $f$
Voilà maintenant l'exemple :
Dans cette partie, on prend $n=3$ et $B=({e}_1, {e}_2, {e}_3)$ une base de $E$. On considère l'endomorphisme $g$ de $E$ défini par sa matrice $A$ dans $B$
$$A=\begin{pmatrix}1&2&2\\1&1&2\\-2&-2&-3\end{pmatrix}$$
1) Vérifier que $({e}_1, g({e}_1), {g}^2({e}_1))$ est une base $E$, puis déterminer la matrice de $g$ dans cette base.
2) Monter que $g$ est cyclique d'ordre 4 et que $({e}_1, g({e}_1), {g}^2({e}_1), {g}^3({e}_1) )$ est un cycle de $G$
Mes questions :
Pour montrer que $({e}_1, g({e}_1), {g}^2({e}_1))$ est une base je n'ai pas de problème, on montre qu'elle est libre et comme c'est une famille de 3 vecteurs dans un ev de dimension 3 c'est une base. Le problème se pose pour sa matrice je ne vois pas comment exprimer $g({g}^2({e}_1))$ en fonction de $({e}_1, g({e}_1), {g}^2({e}_1))$.
La deuxième question, je ne vois pas du tout comment une famille de 4 éléments $({e}_1, g({e}_1), {g}^2({e}_1), {g}^3({e}_1) )$ peut être génératrice d'un ev de dimension 3, il y a quelques chose qui m'échappe.
Donc si quelqu'un pourrait éclairer ma lanterne, ça serait sympa.
Merci d'avance
voila mon prof nous a filé un partiel de spé de 2005 concernant les endomorphismes cycliques, et je rencontre quelques difficultés.
Rappelons déjà la définition :
Soit $p$ dans $\mathbb {N}$ et $E$ un $\C$-espace vectoriel.
On dit qu'un endomorphisme $f$ de $E$ est cyclique d'ordre $p$ s'il existe un vecteur $u \in E$ vérifiant les trois conditions suivantes :
\begin{enumerate}
\item ${f}^p(u) =u$
\item La famille de vecteurs $(u, f(u), {f}^2(u), \ldots, {f}^{p-1}(u))$ est constituée de vecteurs distincts
\item La famille de vecteurs $(u, f(u), {f}^2(u), \ldots, {f}^{p-1}(u))$ est génératrice de $E$
\end{enumerate}
La famille de vecteurs $(u, f(u), {f}^2(u), \ldots, {f}^{p-1}(u))$ est alors appelée un cycle de $f$
Voilà maintenant l'exemple :
Dans cette partie, on prend $n=3$ et $B=({e}_1, {e}_2, {e}_3)$ une base de $E$. On considère l'endomorphisme $g$ de $E$ défini par sa matrice $A$ dans $B$
$$A=\begin{pmatrix}1&2&2\\1&1&2\\-2&-2&-3\end{pmatrix}$$
1) Vérifier que $({e}_1, g({e}_1), {g}^2({e}_1))$ est une base $E$, puis déterminer la matrice de $g$ dans cette base.
2) Monter que $g$ est cyclique d'ordre 4 et que $({e}_1, g({e}_1), {g}^2({e}_1), {g}^3({e}_1) )$ est un cycle de $G$
Mes questions :
Pour montrer que $({e}_1, g({e}_1), {g}^2({e}_1))$ est une base je n'ai pas de problème, on montre qu'elle est libre et comme c'est une famille de 3 vecteurs dans un ev de dimension 3 c'est une base. Le problème se pose pour sa matrice je ne vois pas comment exprimer $g({g}^2({e}_1))$ en fonction de $({e}_1, g({e}_1), {g}^2({e}_1))$.
La deuxième question, je ne vois pas du tout comment une famille de 4 éléments $({e}_1, g({e}_1), {g}^2({e}_1), {g}^3({e}_1) )$ peut être génératrice d'un ev de dimension 3, il y a quelques chose qui m'échappe.
Donc si quelqu'un pourrait éclairer ma lanterne, ça serait sympa.
Merci d'avance
Réponses
-
1) En général, comment fait-on pour écrire dans une base $\mathcal{C}$ une application linéaire dont on connaît la matrice dans la base canonique ?
2) Quelle est la définition d'une famille génératrice ? Qu'est-ce qui se passe quand on rajoute des vecteurs à une famille génératrice ?
Cela dit, c'est $({e}_1, g({e}_1), {g}^2({e}_1))$ qui, d'après ta définition, est un cycle, et non pas $({e}_1, g({e}_1), {g}^2({e}_1), {g}^3({e}_1) )$. -
si $ ({e}_1, g({e}_1), {g}^2({e}_1))$ est un cycle alors ${g}^3({e}_1)=e_1$
-
Complêtement, merci stéphane. On oublie donc cette divaguation de ma part et on ne garde que les deux questions !!! ::o
-
1) ok il faudrait donc passer par les matrices de passage pour la matrice de g dans la base $ ({e}_1, g({e}_1), {g}^2({e}_1))$
2) une famille génératrice d'un espace vectoriel E est telle que tout vecteur de E peut s'écrire comme combinaison linéaire de cette famille, si on lui rajoute un vecteur elle devient en plus liée d'après mes souvenirs. -
1) Par exemple. Ici, ça donne quoi ?
2) Donc, d'après ta définition, une famille génératrice peut être liée, et quand on ajoute des vecteurs à une famille génératrice, on obtient encore une famille génératrice. -
Merci bien, je vais faire ça et j'essaierai de poster mes résultats le plus tôt possible
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