Adloun

Symétriques et antisymétriques

Exercice · niveau 2 · mathématiques approfondies (ECG 1re année), chapitre 7 — Algèbre linéaire en dimension finie · Dimension, sous-espaces et supplémentaires

Énoncé

Dans , soit l'ensemble des matrices vérifiant et celui des matrices vérifiant . Montrer que .

Corrigé

Ce sont des sous-espaces. L'application est linéaire, donc et sont les noyaux respectifs de et : ce sont bien des sous-espaces vectoriels de .

L'intersection est nulle. Si , alors , donc et .

La somme est l'espace entier. Pour toute matrice , on écrit

Le premier terme est bien symétrique, car la transposition est involutive : . Le second est bien antisymétrique, par le même calcul au signe près.

Conclusion. L'intersection est réduite au vecteur nul et la somme vaut : la somme est directe et .

Contrôle par les dimensions. a pour base , , , donc ; a pour base , donc . Et .

Le point à retenir. Pour prouver une décomposition en somme directe, on exhibe la décomposition d'un vecteur quelconque plutôt que de compter des dimensions : ici la moyenne et la demi-différence font tout le travail, et le compte des dimensions ne sert que de contrôle.

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