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

Exercice 13

Démonstration

1. Soit x1,…,xn,y1,…,yn∈Ex_{1}, \dots, x_{n}, y_{1}, \dots, y_{n} \in E tels que la famille (x1+y1,…,xn+yn)(x_{1} + y_{1}, \dots, x_{n} + y_{n}) soit libre. Montrer que rg(x1,…,xn,y1,…,yn)⩾n\mathrm{rg}(x_{1}, \dots, x_{n}, y_{1}, \dots, y_{n}) \geqslant n.

2. Soit (u1,…,un)(u_{1}, \dots, u_{n}) une famille de vecteurs de EE et p⩽qp \leqslant q deux éléments de [ ⁣[1 ;n] ⁣][\![1\,;n]\!]. Montrer que 0⩽rg(u1,…,uq)−rg(u1,…,up)⩽q−p.0 \leqslant \mathrm{rg}(u_{1}, \dots, u_{q}) - \mathrm{rg}(u_{1}, \dots, u_{p}) \leqslant q - p.

Corrigé

1. Les vecteurs xi+yix_{i} + y_{i} appartiennent à V=Vect(x1,…,xn,y1,…,yn)V = \mathrm{Vect}(x_{1}, \dots, x_{n}, y_{1}, \dots, y_{n}), qui contient donc une famille libre de nn vecteurs : dim⁡V⩾n\dim V \geqslant n (théorème 1), c'est-à-dire rg(x1,…,yn)⩾n\mathrm{rg}(x_{1}, \dots, y_{n}) \geqslant n (proposition 2).

2. Notons Vp=Vect(u1,…,up)V_{p} = \mathrm{Vect}(u_{1}, \dots, u_{p}). On a Vp⊂VqV_{p} \subset V_{q}, d'où la première inégalité. Par ailleurs, VqV_{q} est la somme de VpV_{p} et de Vect(up+1,…,uq)\mathrm{Vect}(u_{p + 1}, \dots, u_{q}), et la proposition 5 donne dim⁡Vq⩽dim⁡Vp+(q−p).\dim V_{q} \leqslant \dim V_{p} + (q - p).

0⩽rg(u1,…,uq)−rg(u1,…,up)⩽q−p\boxed{0 \leqslant \mathrm{rg}(u_{1}, \dots, u_{q}) - \mathrm{rg}(u_{1}, \dots, u_{p}) \leqslant q - p}

Dans l'édifice

Thèmes

espaces de dimension finie, familles libres

Notions

espace de dimension finie, dimension

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