Matrice et application linéaire exercice corrigé

William Mievre - Mis à jour le 08/07/2022
matrice et application linéaire exercice corrigé

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Exercice : Matrice et application linéaire

Soit

    \[A=\begin{pmatrix} 1 & 2 \\ -1 & 1 \\ \end{pmatrix}\]

\in \mathcal{M}_2(\mathbb{K}). On considère f:\begin{array}[t]{rcl} \mathcal{M}_2(\mathbb{K}) & \to & \mathcal{M}_2(\mathbb{K})\\  M & \mapsto & A M \end{array}
  • Montrer que f \in \mathcal{L}\big(\mathcal{M}_2(\mathbb{R})\big).
  • Déterminer la matrice de f dans la base canonique \mathcal{B}=\big(E_{1,1},E_{2,1},E_{1,2},E_{2,2}\big) de \mathcal{M}_2(\mathbb{K}).
  • Déterminer la trace de f.
  • Corrigé de l’exercice

    \begin{enumerate}
  • Soient (M,N)\in \mathcal{M}_2(\mathbb{K})\times \mathcal{M}_2(\mathbb{K}) et \lambda \in\mathbb{K}. On a :

        \[f(\lambda.M+N)=A\times(\lambda.M+N)=\lambda.A M+ A N=\lambda.f(M)+f(N).\]

  • Donc, f est linéaire. De plus, le produit de matrices de \mathcal{M}_2(\mathbb{K}) appartient à \mathcal{M}_2(\mathbb{K}).
    Donc, f \in \mathcal{L}\big(\mathcal{M}_2(\mathbb{K})\big).
  • On a :

        \[f(E_{1,1})=\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ -1 & 0 \end{pmatrix}\]

    ,

        \[f(E_{2,1})=\begin{pmatrix} 2 & 0 \\ 1 & 0 \end{pmatrix}\]

    ,

        \[f(E_{1,2})=\begin{pmatrix} 0 & 1 \\ 0 & -1 \end{pmatrix}\]

    et

        \[f(E_{2,2})=\begin{pmatrix} 0 & 2 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}\]

    Donc,

        \[A = \begin{pmatrix} 1 & 2 & 0 & 0 \\ -1 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1  & 2 \\ 0 & 0 & -1 & 1 \\ \end{pmatrix}\]

  • On a \tr(f)=\tr(A)=4.
  • livre maths mpsi vuibert

    Cet article est extrait de l’ouvrage Maths MPSI-MP2I. Tout-en-un : cours, méthodes, entraînement et corrigés (éditions Vuibert, juin 2021) écrit par E. Thomas, S. Bellec, G. Boutard. ISBN n°9782311408720

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    William Mievre
    Co-fondateur des Sherpas
    Passé par une Prépa HEC puis l'ESCP, j'ai donné des centaines d'heures de cours particuliers avant de créer Les Sherpas avec Étienne. Passionné d'éducation, je te partage désormais mes meilleurs conseils afin de t'aider à réussir et t'épanouir dans tes études. Cheers ✌️💖 !

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