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ExerciceMaths approfondies, chapitre 8 — Dimension finie · Exercices de synthèse

Exercice 19 Vrai ou faux

Vrai ou faux

Pour chaque affirmation, dire si elle est vraie ou fausse en justifiant la réponse. Les espaces considérés sont des KK-espaces vectoriels.

1. Toutes les bases d'un espace de dimension finie comportent le même nombre de vecteurs.

2. Une famille de 44 vecteurs de ℝ3\mathbb{R}^{3} ne peut pas être libre.

3. Une famille de 22 vecteurs de ℝ3\mathbb{R}^{3} ne peut pas être génératrice.

4. Deux sous-espaces vectoriels de même dimension sont égaux.

5. Si F⊂GF \subset G et dim⁡F=dim⁡G\dim F = \dim G, alors F=GF=G.

6. Si F∩G={0E}F \cap G = \{0_{E}\}, alors FF et GG sont supplémentaires dans EE.

7. Pour toute application linéaire uu définie sur un espace EE de dimension finie, on a dim⁡E=dim⁡(Ker u)+rg(u)\dim E = \dim(\mathrm{Ker}\, u)+\mathrm{rg}(u).

8. Un endomorphisme injectif d'un espace de dimension finie est bijectif.

9. Un endomorphisme injectif d'un espace de dimension infinie est bijectif.

10. Le rang d'une application linéaire est la dimension de son noyau.

Corrigé

1. 𝐕𝐫𝐚𝐢𝐞\boxed{\textbf{Vraie}} C'est le second point du théorème 1, celui qui donne son sens à la notion de dimension.

2. 𝐕𝐫𝐚𝐢𝐞\boxed{\textbf{Vraie}} Une famille libre compte au plus dim⁡E=3\dim E = 3 vecteurs (proposition 1).

3. 𝐕𝐫𝐚𝐢𝐞\boxed{\textbf{Vraie}} Une famille génératrice compte au moins dim⁡E=3\dim E = 3 vecteurs (proposition 1).

4. 𝐅𝐚𝐮𝐬𝐬𝐞\boxed{\textbf{Fausse}} Les droites Vect((1 ;0))\mathrm{Vect}\big((1\,;0)\big) et Vect((0 ;1))\mathrm{Vect}\big((0\,;1)\big) de ℝ2\mathbb{R}^{2} sont de dimension 11 et distinctes (exercice 7).

5. 𝐕𝐫𝐚𝐢𝐞\boxed{\textbf{Vraie}} C'est la proposition 2 appliquée dans l'espace GG. L'inclusion est ici l'hypothèse décisive.

6. 𝐅𝐚𝐮𝐬𝐬𝐞\boxed{\textbf{Fausse}} Deux droites distinctes de ℝ3\mathbb{R}^{3} ont une intersection réduite au vecteur nul, sans être supplémentaires : 1+1≠31+1 \neq 3. Il manque la condition sur les dimensions.

7. 𝐕𝐫𝐚𝐢𝐞\boxed{\textbf{Vraie}} C'est le théorème 3, valable dès que l'espace de départ est de dimension finie.

8. 𝐕𝐫𝐚𝐢𝐞\boxed{\textbf{Vraie}} C'est la proposition 3, appliquée avec E=FE=F.

9. 𝐅𝐚𝐮𝐬𝐬𝐞\boxed{\textbf{Fausse}} Le décalage à droite sur 𝒮(ℝ)\mathcal{S}(\mathbb{R}), étudié à l'exercice 8 du chapitre 7, est injectif sans être surjectif. La proposition 3 est strictement réservée à la dimension finie.

10. 𝐅𝐚𝐮𝐬𝐬𝐞\boxed{\textbf{Fausse}} Le rang est la dimension de l'image. C'est précisément la quantité qui complète celle du noyau pour atteindre dim⁡E\dim E.

Dans l'édifice

Thèmes

dimension, bases, familles libres et génératrices, sous-espaces et dimension, formule de grassmann, supplémentaires, rang

Notions

dimension, base (algèbre linéaire), supplémentaire, rang

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