Adloun

Le théorème du rang, en trois lectures

Exercice supplémentaire · niveau 1 (application) · mathématiques appliquées (ECG 2e année), chapitre 2 — Applications linéaires, matrices et changement de base · Écrire une matrice, appliquer le théorème du rang

Énoncé

Répondre en justifiant. (a) est linéaire de rang : que vaut ? (b) est linéaire et injective : est-elle bijective ? (c) peut-elle être surjective ?

Corrigé

(a) Le théorème du rang s'écrit , c'est-à-dire . Donc Au passage, : l'image est tout entier, est surjective — mais pas injective, son noyau étant de dimension .

(b) Oui. est un endomorphisme d'un espace de dimension finie ; le corollaire du théorème du rang affirme qu'alors injectif, surjectif et bijectif sont équivalents. Le détail : injective donne , donc , donc est un sous-espace de de dimension , c'est-à-dire tout entier. est surjective, donc bijective.

(c) Non. Le théorème du rang donne . Or être surjective exigerait . C'est impossible.

Ce que ces trois cas montrent. Une application linéaire ne peut pas « augmenter la dimension » : le rang est majoré par la dimension de départ. L'équivalence entre injectivité et surjectivité, elle, n'a lieu que si les deux espaces ont la même dimension.

Les autres exercices de ce chapitre Le cours du chapitre

Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.