mathématiques MPSI · Chapitre 12 · Exercice de TD
Fonctions paires et impaires : supplémentaires sans dimension
Espaces vectoriels et applications linéaires · A. Espaces et sous-espaces vectoriels · niveau 2
Énoncé
Montrer que le sous-espace des fonctions paires et le sous-espace des fonctions impaires sont supplémentaires dans .
Corrigé
La stratégie. En dimension infinie, aucune formule de dimension : on démontre d'un coup l'existence et l'unicité de la décomposition, ce qui est la définition même de la somme directe, par analyse-synthèse.
1) Ce sont des sous-espaces. contient la fonction nulle ; si et , alors : stabilité par combinaison linéaire. Même vérification pour avec le signe moins.
2) Analyse. Soit , et supposons avec , . Évaluons en puis en : La seconde ligne est le cœur : la parité de et l'imparité de transforment l'évaluation en en une seconde équation aux mêmes inconnues et . Somme et différence : Le couple est entièrement déterminé par : il y a au plus une décomposition.
3) Synthèse. Définissons et par ces formules. Alors , donc ; , donc ; et par construction. La décomposition existe. Donc .
Le point délicat. La synthèse n'est pas une formalité : l'analyse dit « s'il y a une décomposition, c'est celle-là », elle ne dit pas que ce est pair. Et la division par est licite parce que : c'est la seconde fois dans la séance que le corps compte.
Contrôle avec . Les formules donnent (cosinus hyperbolique) et (sinus hyperbolique) : on retrouve , la décomposition de l'exponentielle en sa partie paire, le cosinus hyperbolique, et sa partie impaire, le sinus hyperbolique. En : .
Ce que l'exercice installe. C'est le mécanisme de au chapitre 9, avec : chaque fois qu'une involution agit ( avec , ou ), ses deux parties découpent l'espace en somme directe. Et la méthode — analyse-synthèse — est la seule disponible quand la dimension ne dit rien.
100 % gratuit
Essaie le suivant avec le tuteur
- L'exercice suivant avec le tuteur, sans compte : il guide pas à pas, sans donner la réponse
- 25 autres exercices corrigés dans ce chapitre, et 25 à chercher avec le tuteur
- Les 2 QCM du chapitre, le premier sans compte
- Le podcast et la vidéo du chapitre et la correction filmée du TD : 2 minutes sans compte
Sans compte : le cours, le premier QCM, 2 minutes de podcast et de vidéo et un exercice avec le tuteur. Pour tout le reste : inscription gratuite en 30 secondes, sans carte bancaire.