ExerciceMaths approfondies, chapitre 8 — Dimension finie · Exercices de synthèse
Exercice 19 Vrai ou faux
Pour chaque affirmation, dire si elle est vraie ou fausse en justifiant la réponse. Les espaces considérés sont des -espaces vectoriels.
1. Toutes les bases d'un espace de dimension finie comportent le même nombre de vecteurs.
2. Une famille de vecteurs de ne peut pas être libre.
3. Une famille de vecteurs de ne peut pas être génératrice.
4. Deux sous-espaces vectoriels de même dimension sont égaux.
5. Si et , alors .
6. Si , alors et sont supplémentaires dans .
7. Pour toute application linéaire définie sur un espace de dimension finie, on a .
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. C'est le second point du théorème 1, celui qui donne son sens à la notion de dimension.
2. Une famille libre compte au plus vecteurs (proposition 1).
3. Une famille génératrice compte au moins vecteurs (proposition 1).
4. Les droites et de sont de dimension et distinctes (exercice 7).
5. C'est la proposition 2 appliquée dans l'espace . L'inclusion est ici l'hypothèse décisive.
6. Deux droites distinctes de ont une intersection réduite au vecteur nul, sans être supplémentaires : . Il manque la condition sur les dimensions.
7. C'est le théorème 3, valable dès que l'espace de départ est de dimension finie.
8. C'est la proposition 3, appliquée avec .
9. Le décalage à droite sur , étudié à l'exercice 8 du chapitre 7, est injectif sans être surjectif. La proposition 3 est strictement réservée à la dimension finie.
10. Le rang est la dimension de l'image. C'est précisément la quantité qui complète celle du noyau pour atteindre .