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ExerciceMaths approfondies, chapitre 7 — Endomorphismes · Exercices de synthèse

Exercice 20 Vrai ou faux

Vrai ou faux

Pour chaque affirmation, dire si elle est vraie ou fausse en justifiant la réponse. Dans tout l'exercice, ff désigne une application linéaire de EE dans FF.

1. Une application linéaire envoie le vecteur nul sur le vecteur nul.

2. Toute application vérifiant f(0E)=0Ff(0_{E})=0_{F} est linéaire.

3. Le noyau de ff est un sous-espace vectoriel de EE.

4. L'image de ff est un sous-espace vectoriel de EE.

5. L'application ff est injective si et seulement si son noyau est réduit au vecteur nul.

6. L'anneau ℒ(E)\mathcal{L}(E) est commutatif.

7. La composée de deux applications linéaires est linéaire.

8. Si pp est un projecteur, alors Im p\mathrm{Im}\, p est l'ensemble des vecteurs invariants par pp.

9. Tout projecteur est bijectif.

10. Toute symétrie ss est bijective, et s−1=ss^{-1}=s.

Corrigé

1. 𝐕𝐫𝐚𝐢𝐞\boxed{\textbf{Vraie}} C'est la remarque qui suit la proposition 1, obtenue en prenant λ=−1K\lambda=-1_{K} et y=xy=x dans la caractérisation.

2. 𝐅𝐚𝐮𝐬𝐬𝐞\boxed{\textbf{Fausse}} L'application x↦x2x \mapsto x^{2} de ℝ\mathbb{R} dans ℝ\mathbb{R} envoie 00 sur 00 sans être linéaire (exercice 1). Le test du vecteur nul élimine, il ne valide pas.

3. 𝐕𝐫𝐚𝐢𝐞\boxed{\textbf{Vraie}} C'est la proposition 2.

4. 𝐅𝐚𝐮𝐬𝐬𝐞\boxed{\textbf{Fausse}} L'image est un sous-espace vectoriel de FF, l'espace d'arrivée. L'exercice 6 en donne plusieurs illustrations, où EE et FF ne sont même pas de même nature.

5. 𝐕𝐫𝐚𝐢𝐞\boxed{\textbf{Vraie}} C'est le théorème 1, et c'est lui que l'on utilise en pratique.

6. 𝐅𝐚𝐮𝐬𝐬𝐞\boxed{\textbf{Fausse}} L'exercice 12 fournit deux contre-exemples, dont le couple (D ;M)(D\,;M) pour lequel D∘M−M∘D=IdD \circ M-M \circ D=\mathrm{Id}.

7. 𝐕𝐫𝐚𝐢𝐞\boxed{\textbf{Vraie}} C'est le deuxième point de la proposition 3.

8. 𝐕𝐫𝐚𝐢𝐞\boxed{\textbf{Vraie}} C'est la seconde affirmation du théorème 2, dont la démonstration du cours établit les deux inclusions.

9. 𝐅𝐚𝐮𝐬𝐬𝐞\boxed{\textbf{Fausse}} Un projecteur bijectif aurait un noyau réduit au vecteur nul, donc E=Im pE=\mathrm{Im}\, p et p=IdEp=\mathrm{Id}_{E}. Tous les autres projecteurs, comme ceux de l'exercice 16, ne sont pas injectifs.

10. 𝐕𝐫𝐚𝐢𝐞\boxed{\textbf{Vraie}} L'égalité s∘s=IdEs \circ s=\mathrm{Id}_{E} montre que ss est bijective et qu'elle est sa propre réciproque, exactement comme les involutions du chapitre 3.

Dans l'édifice

Thèmes

applications linéaires, noyau, injectivité et surjectivité, projecteurs, symétries

Notions

application linéaire, noyau, supplémentaire

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