mathématiques appliquées (ECG 2e année) · Chapitre 2 · Exercice
L’opérateur de différence sur les polynômes
Applications linéaires, matrices et changement de base · Linéarité, noyau et image · niveau 3 (difficile)
Énoncé
Soit définie par . Montrer que est linéaire, écrire sa matrice dans la base canonique, puis déterminer son noyau et son image.
Corrigé
Linéarité. , et l'image reste dans puisque est de degré au plus .
La matrice. On calcule les images de la base canonique : , , , et . En rangeant ces images en colonnes :
Image. Elle est engendrée par les images de la base, donc par , et (la première image étant nulle). Ces trois polynômes sont non nuls et de degrés distincts , , : la famille est libre. Elle compte vecteurs dans , qui est de dimension : donc et .
Noyau. Par le théorème du rang, . Or les polynômes constants vérifient et forment un sous-espace de dimension : c'est donc exactement le noyau, .
Le point à retenir. abaisse le degré d'une unité, comme la dérivation : c'est la « dérivée discrète ». Deux polynômes ont même image si et seulement s'ils diffèrent d'une constante.
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