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mathématiques approfondies (ECG 2e année) · Chapitre 3 · Exercice

Deux endomorphismes qui commutent

Réduction des endomorphismes et des matrices carrées · Endomorphismes remarquables · niveau 3 (difficile)

Énoncé

Soient et deux endomorphismes de tels que . Montrer que tout sous-espace propre de est stable par , c'est-à-dire que .

Corrigé

Soit , c'est-à-dire . Calculons de :

en utilisant successivement la commutation et la linéarité de .

Donc vérifie : il appartient à . Comme était quelconque dans , on a bien .

Pourquoi c'est utile. Si de plus est diagonalisable, est la somme directe de ses sous-espaces propres, et agit dans chacun d'eux séparément. C'est le point de départ de la diagonalisation simultanée de deux endomorphismes — hors programme, mais l'énoncé de cet exercice, lui, est un classique.

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