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ExerciceMaths Sup – MPSI, chapitre 15 — Dimension finie et rang · Espaces de dimension finie

Exercice 5

Démonstration

1. Soit (e1,…,en)(e_{1}, \dots, e_{n}) une famille génératrice de 𝕂n\mathbb{K}^{n}. Montrer que (e2,…,en)(e_{2}, \dots, e_{n}) est libre.

2. Pour k∈[ ⁣[1 ;n] ⁣]k \in [\![1\,;n]\!], on pose uk=(k,k−1,…,2,1,0,…,0)∈𝕂nu_{k} = (k, k - 1, \dots, 2, 1, 0, \dots, 0) \in \mathbb{K}^{n}, dont les n−kn - k dernières coordonnées sont nulles. Montrer que (u1,…,un)(u_{1}, \dots, u_{n}) est une base de 𝕂n\mathbb{K}^{n}.

Corrigé

1. Une famille génératrice de nn vecteurs de 𝕂n\mathbb{K}^{n} est une base (théorème 4), donc libre, et sa sous-famille (e2,…,en)(e_{2}, \dots, e_{n}) aussi.

2. Si ∑kλkuk=0\sum_{k} \lambda_{k}u_{k} = 0, la nn-ième coordonnée vaut λn\lambda_{n}, car seul unu_{n} a une nn-ième coordonnée non nulle, égale à 11 ; donc λn=0\lambda_{n} = 0. La (n−1)(n - 1)-ième coordonnée vaut alors λn−1\lambda_{n - 1}, et ainsi de suite : la famille est libre, donc une base, puisqu'elle a nn éléments. (u1,…,un) est une base de 𝕂n\boxed{(u_{1}, \dots, u_{n}) \text{ est une base de } \mathbb{K}^{n}}

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