Adloun

mathématiques approfondies (ECG 1re année) · Chapitre 7 · Exercice

Le rang d'une composée

Algèbre linéaire en dimension finie · Applications linéaires et formule du rang · niveau 3 (difficile)

Énoncé

Soient , , de dimension finie, et linéaires. Montrer que , puis que l'égalité a lieu dès que est bijective.

Corrigé

L'image de la composée. Par définition, .

Majoration par . Comme , on a . Une inclusion entre sous-espaces donne une inégalité entre dimensions :

Majoration par . Considérons la restriction de au sous-espace . C'est une application linéaire définie sur un espace de dimension , et son image est exactement . La formule du rang appliquée à s'écrit

donc . Les deux majorations donnent le minimum.

Le cas où est bijective. Alors , donc

et les deux rangs sont égaux — c'est une égalité d'ensembles, pas seulement de dimensions.

Le point à retenir. Composer ne peut que faire perdre du rang, et composer par un isomorphisme n'en fait perdre aucun. C'est pourquoi un changement de base — qui revient à composer par des isomorphismes — laisse le rang d'une matrice inchangé.

Exercices semblables

Le cours du chapitre · Tous les exercices du chapitre