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

Une symétrie est diagonalisable

Réduction des endomorphismes et des matrices carrées · Endomorphismes remarquables · niveau 2

Énoncé

Soit un endomorphisme d'un espace de dimension finie vérifiant . Montrer que , puis que est diagonalisable.

Corrigé

La somme est directe. Si , alors et , donc , puis et . L'intersection est réduite au vecteur nul : la somme est directe.

Elle vaut . C'est le point à produire. Pour , posons En utilisant : Donc et , et . Avec l'étape précédente, .

La diagonalisabilité. Concaténons une base de et une base de : la somme étant directe et valant , on obtient une base de , formée de vecteurs propres de . Donc est diagonalisable, et sa matrice dans cette base est diagonale, avec des puis des .

Un cas limite à ne pas oublier. Si , alors et la décomposition reste vraie — simplement, l'un des deux morceaux est réduit à zéro, et n'est pas valeur propre.

Le point à retenir. Une relation d'une ligne sur donne un polynôme annulateur scindé à racines simples, , et suffit à conclure sans aucun calcul de matrice.

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