Un endomorphisme de carré nul, lu par blocs
Exercice de TD · niveau 2 · mathématiques (PSI), chapitre 1 — Compléments d'Algèbre Linéaire et Déterminants · Niveau ★★ — raisonnement intermédiaire
Énoncé
Soit de dimension finie et tel que .
- Montrer que , puis que .
- Écrire la matrice de dans une base adaptée à . En déduire et .
- Quel est l'endomorphisme induit par sur ?
Corrigé
1. Pour , écrivons ; alors , donc : . Posons . Le théorème du rang donne , et l'inclusion impose , soit
2. Posons et choisissons une base de dont les premiers vecteurs forment une base de (base adaptée). Alors :
- pour , : les premières colonnes sont nulles ;
- pour , : seules les premières lignes de ces colonnes peuvent être non nulles.
Donc Tous les coefficients diagonaux sont nuls, donc — et cette valeur ne dépend pas de la base choisie, par invariance de la trace par similitude. Par ailleurs matrice triangulaire par blocs, donc .
3. est stable par (son image par est ), et l'endomorphisme induit est l'endomorphisme nul : c'est précisément ce que dit le bloc diagonal supérieur gauche . Réciproquement, lire un bloc diagonal nul, c'est lire un sous-espace stable sur lequel l'induit s'annule.
Contrôle. Pour et de matrice : , (le majorant est atteint), ✓ et ✓.
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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.