Exercices corrigés des Mines-Ponts sur le thème « réduction des endomorphismes », regroupés par filière.
MP–MPI
Étudier son spectre et sa diagonalisabilité.
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Pour {\alpha\neq0}, résoudre {\alpha x+u(x)a=b}.
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Montrer que {X^{-1}Y} et {YX^{-1}} ont rang {n-1} et seul élément spectral {0}.
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Calculer son déterminant et montrer que son spectre est inclus dans l’union des disques de centres {x_i} et de rayons {n|a_i|}.
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Montrer que toutes ses valeurs propres sont des racines de l’unité.
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Que se passe-t-il sans inversibilité ?
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Déterminer son spectre et son déterminant, puis étudier sa diagonalisabilité.
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2) Si {AB=0}, montrer que {A,B} sont simultanément triangulisables.
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Montrer qu’une matrice à spectre simple appartient à {E_n}.
Décrire {E_2,E_3}.
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En déduire que {f} est diagonalisable exactement lorsque {f^2} l’est et {\ker f=\ker f^2}.
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L’interpréter comme matrice d’un endomorphisme de {\mathbb{R}_n[X]} et étudier sa diagonalisabilité.
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2) Comparer l’inversibilité de {A,f_A}.
3) Si {A} est diagonalisable, montrer que {f_A} l’est.
4) Pour {AY=\lambda Y}, {\lambda\neq0}, montrer la stabilité de {\left\{XY^T:X\in\mathbb{C}^n\right\}}.
5) Examiner la réciproque de la troisième question.
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Le résultat vaut-il sur un corps arbitraire ?
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Calculer {f_\alpha\circ f_\beta}, déterminer les paramètres pour lesquels {f_\alpha} est bijective, son inverse et ses éléments propres.
Est-elle diagonalisable ?
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Montrer que {A^2} est diagonalisable à valeurs propres réelles négatives ou nulles, puis que {A} est semblable à une matrice diagonale par blocs de taille {1} ou {2}, les blocs de taille {2} étant {\begin{pmatrix}0&\alpha\\[4pt]-\alpha&0\end{pmatrix}}.
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Montrer que {A} représente une rotation dans une base de {\mathbb{R}^2}.
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Donner une condition nécessaire et suffisante sur sa trace pour qu’il existe {X\ne0} tel que {(A^nX)_{n\geq0}} soit bornée.
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2) Montrer que les matrices réelles trigonalisables forment un fermé.
3) Déterminer l’adhérence des matrices diagonalisables réelles, puis celle des matrices ayant {n} valeurs propres réelles distinctes.
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Déterminer ses polynômes caractéristique et minimal, puis ses vecteurs propres.
Soit {M} la matrice circulante de première colonne {(X_0,\ldots,X_{n-1})^T}, où les {X_k} sont des signes indépendants uniformes.
Exprimer {M} en fonction de {J}, déterminer son spectre, puis sa probabilité d’inversibilité pour {n=2} et pour {n} premier, en admettant l’irréductibilité de {1+X+\cdots+X^{n-1}} sur {\mathbb{Q}}.
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Montrer que {E} est de dimension infinie ou nulle, que {f} n’est pas nilpotent, puis donner un exemple.
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Calculer {\chi_M}, puis montrer que {M} est diagonalisable avec des espaces propres de dimension un.
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Déterminer ses éléments propres, son inversibilité et {A^k}.
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Montrer leur inversibilité et déterminer le groupe qu’elles engendrent. Pour {n=3}, préciser les matrices de ce groupe diagonalisables.
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Montrer que son spectre réel est {\left\{n(n+3):n\ge0\right\}}, avec des espaces propres de dimension un.
Pour le générateur unitaire {P_n} associé, trouver une relation entre {P_n,P_{n-1},P_{n-2}}.
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Trouver un polynôme annulateur de degré deux et étudier la diagonalisation.
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Déterminer son noyau et son image et montrer {p^2=p}.
Poser {\varphi(M)=\sum\limits_km_{\sigma(k),k}} et, pour {A\ne0}, {u_A(M)=\varphi(M)A+\varphi(A)M}.
Montrer que {u_A} est diagonalisable si et seulement si {\varphi(A)\ne0}. Peut-il être un projecteur ?
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Si {g} est diagonalisable et {\dim\ker f=1}, déterminer {g}.
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2) En dimension finie complexe, si {fg=0}, montrer que {f,g} sont cotrigonalisables.
3) Montrer la cotrigonalisation d’une famille finie commutante.
4) En dimension {n}, calculer le produit de {n} opérateurs nilpotents commutant deux à deux.
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2) comparer l’inversibilité de {A} et {f_A} ;
3) si {A} est diagonalisable, montrer que {f_A} l’est ;
4) pour {AY=\lambda Y}, {\lambda\ne0}, montrer que {F=\left\{XY^T:X\in\mathbb{C}^n\right\}} est stable ;
5) prouver la réciproque de la troisième question.
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2) Montrer {[B,A^p]=-pCA^{p-1}}.
3) Si {A} est nilpotente, montrer que {AB} l’est.
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Si {A,B,C} sont diagonalisables complexes et les spectres de {A,B} disjoints, montrer la similitude des matrices {\left(\begin{smallmatrix}A&C\\[4pt]0&B\end{smallmatrix}\right)} et {\left(\begin{smallmatrix}A&0\\[4pt]0&B\end{smallmatrix}\right)}.
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Si {u(T)=\lambda T}, montrer {P(A)T=TP(\lambda I+B)} pour tout {P}.
En déduire la condition d’existence de {T\ne0} tel que {AT=TB}.
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2) Pour quels {\lambda} cette relation impose-t-elle toujours que {A} et {B} soient diagonalisables ?
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Déterminer ses valeurs et vecteurs propres, puis montrer que sa restriction à tout sous-espace stable de dimension finie est diagonalisable.
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Que se passe-t-il sur {\mathbb{R}} ?
2) Résoudre {e^M=A} dans les matrices complexes.
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Déterminer son inversibilité, les composées {\Phi_\lambda\Phi_\mu} et ses éléments propres.
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2) montrer {\ker(pq)=\ker q\oplus(\operatorname{Im}q\cap\ker p)} ;
3) montrer {E=(\operatorname{Im}p+\ker q)\mathbin{\perp\oplus} (\ker p\cap\operatorname{Im}q)} ;
4) en déduire la diagonalisation et le spectre dans {[0,1]}.
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Si {A\in\mathcal M_3(\mathbb{R})} est normale, montrer qu’elle est diagonalisable réelle ou semblable à {\operatorname{diag}(\lambda,\left(\begin{smallmatrix}\alpha&-\beta\\[4pt] \beta&\alpha\end{smallmatrix}\right))}, {\beta\ne0}.
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Comparer les spectres de {MN,NM} et les dimensions propres pour une valeur non nulle.
En déduire que {AA^T,A^TA} ont les mêmes multiplicités propres et sont orthogonalement semblables.
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En déduire la fermeture des matrices réelles trigonalisables et déterminer l’adhérence des matrices réelles diagonalisables.
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Montrer que c’est un endomorphisme et déterminer ses éléments propres.
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Montrer que c’est un automorphisme de {\mathbb{C}[X]} et déterminer ses éléments propres.
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Montrer que, pour {x\ne0} et tout {y\in E}, il existe {u\in A} avec {u(x)=y}.
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Montrer qu’il admet exactement {n+1} sous-espaces stables.
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Montrer que {A} est inversible si et seulement si {A+B} l’est, puis calculer {(A+B)^{-1}} lorsque {A} est inversible.
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Montrer qu’une base donne la matrice {\begin{pmatrix}0&I_n&0\\[4pt]0&0&I_n\\[4pt]0&0&0\end{pmatrix}}.
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Déterminer leurs éléments propres.
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À quelle condition est-elle diagonalisable sur {\mathbb{C}} ?
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Diagonaliser la matrice de taille {2n} dont le coefficient {(i,j)} vaut {a} si {i+j} est pair et {b} sinon.
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Montrer que {A} et {A^{\mathsf T}} sont semblables sur {\mathbb{R}}.
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Montrer l’équivalence des conditions :
2) {u} est diagonalisable.
3) {u} a une valeur propre différente de {1}.
4) {\det u\ne1}.
5) {\operatorname{Im}(u-I)\not\subset H}.
6) Une base donne {\operatorname{diag}(1,\ldots,1,\lambda)} avec {\lambda\ne1}.
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Déterminer ses éléments propres et sa diagonalisabilité.
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2) Déterminer quand {f} est diagonalisable.
3) Donner ses éléments propres.
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Pour un sous-espace non nul {F} de dimension finie stable par {\Phi}, montrer que {\Phi_F} est un automorphisme, que sa seule valeur propre est {1}, puis que {\Phi_F-I} est nilpotent.
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Montrer qu’il existe {u} tel que {v=P(u)}.
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Déterminer quand {T=\begin{pmatrix}A&B\\[4pt]0&C\end{pmatrix}} est diagonalisable.
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Montrer qu’une même base rend {A} triangulaire supérieure et {B} triangulaire inférieure.
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Montrer que si {F} est stable par {A}, alors {F^\perp} est stable par {A^T}. On suppose {n=3}.
Montrer que {A} est soit diagonalisable, soit semblable à {\begin{pmatrix}\lambda&0&0\\[4pt]0&\alpha&\beta\\[4pt]0&-\beta&\alpha\end{pmatrix}, \qquad\beta\ne0.}
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2) Montrer que {u} est un endomorphisme injectif de {E}.
3) Déterminer son spectre.
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Montrer que {A} est nilpotente si et seulement si toutes les solutions de {Y^{(m)}=AY} sur {\mathbb{R}} sont polynomiales.
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Montrer que, pour tout {q\in\mathbb{N}^\star}, {\prod\limits_{k=1}^n(X-\lambda_k^q)} est encore à coefficients entiers.
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2) Montrer qu’il existe une base dans laquelle la matrice de {u} est {\operatorname{diag}(J_{n-1},0)}, où {J_{n-1}} a des uns sur la surdiagonale et des zéros ailleurs.
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Exprimer {\dim G^\circ}, où {G^\circ=\left\{B:\operatorname{tr}(AB)=0\text{ pour tout }A\in G\right\}}, puis montrer que {\dim G\le n(n-1)/2}.
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Donner une base formée de matrices diagonalisables.
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Soit {M\in\mathcal S_n(\mathbb{R})} telle que : {\begin{array}{l}\bullet\quad m_{ii}=0\ \text{;}\\[4pt]\bullet\quad \text{chaque ligne contient exactement}\ d\ \text{coefficients égaux à un et}\ n-d\ \text{coefficients nuls ;}\\[4pt]\bullet\quad \text{pour}\ i\ne j\ \text{, si}\ m_{ij}=0\ \text{, il existe un unique}\ k\ \text{tel que}\ m_{ik}=m_{kj}=1\ \text{; si}\ m_{ij}=1\ \text{, il n'existe aucun tel}\ k\ \text{.}\end{array}}
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Qu’en déduire concernant {(n,d)} ?
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Déterminer {I=\left\{P\in\mathbb{C}[X]:P(M)\text{ est nilpotente}\right\}}.
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Montrer que {f} est un endomorphisme.
Quelles sont ses valeurs propres ?
Est-il diagonalisable ?
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Montrer que {A} est diagonalisable.
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Montrer qu’ils ont un vecteur propre commun dans chacun des cas {uv=0}, {uv=\alpha u}, {uv=\alpha u+\beta v}, avec {\alpha,\beta\in\mathbb{C}}.
Montrer qu’ils sont alors cotrigonalisables.
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Montrer que, si {n} est impair, {A} et {B} ont un vecteur propre commun.
Que dire si {n} est pair ?
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Quand a-t-on {\mathcal C(A)=\mathbb{R}[A]} ?
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Montrer que {\mathcal C'(A)=\mathbb{R}[A]}.
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Montrer que les sous-espaces stables par {u} sont en nombre fini.
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Calculer {\chi_{M^2}}. La matrice {M^2} est-elle diagonalisable ?
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Montrer que {B} est diagonalisable et déterminer ses éléments propres.
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2) Dans le cas général, les caractériser par leur polynôme caractéristique.
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Si {A,B\in\mathcal M_n(\mathbb{R})} sont diagonalisables et {P(A)=P(B)}, montrer que {A=B}.
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Montrer qu’il existe une base dans laquelle sa matrice {M} vérifie {|m_{ij}|\le\alpha} pour tous {i\ne j}.
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Si {f(A)=f(B)} et {C=AB^{-1}}, montrer que {\operatorname{tr}(C^k)=n} pour tout {k\in\mathbb{N}}, puis que {C-I} est nilpotente.
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Déterminer le nombre de matrices {B\in\mathcal M_n(\mathbb{R})} telles que {A=B^2}.
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En déduire que tous les éléments de {G} sont diagonalisables.
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PSI
Montrer que {f} est un endomorphisme, déterminer son noyau et son rang, puis étudier sa diagonalisabilité.
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Retrouver cette factorisation à partir des coefficients, déterminer noyau, image et éléments propres, puis expliquer la diagonalisabilité par un projecteur.
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Donner ses espaces propres.
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Montrer que {P(M)} est diagonalisable si et seulement si elle est un polynôme en {B}.
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Donner un polynôme annulateur et décomposer l’espace en deux sous-espaces stables, sur lesquels {f} est respectivement inversible et nilpotent.
Montrer que {f} est diagonalisable si et seulement si {\operatorname{rang}f^2=\operatorname{rang}f}.
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Poser {u(f)(x)=f(px+q)}.
Montrer que {u} est un automorphisme et que ses valeurs propres appartiennent à {]-1,1]}.
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Montrer que {1} est valeur propre, déterminer son espace propre, puis tous les éléments propres à l’aide de la symétrie.
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2) Montrer que {A} est semblable à {J_n}, de coefficients {1} juste sous la diagonale et {0} ailleurs.
3) Pour {\lambda\in\mathbb{C}^\star}, déterminer l’indice de {\lambda(e^{J_n}-I)}, montrer {\lambda I+J_n=\lambda P^{-1}e^{J_n}P} pour un {P} inversible, puis que {\lambda I+J_n} est une exponentielle.
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2) Trouver {P} inversible tel que {A=PTP^{-1}}.
3) Déterminer les matrices commutant à {T}.
4) Montrer que {N^2=T} implique {NT=TN}, puis déterminer toutes ces matrices {N}.
5) En déduire les racines carrées de {A}.
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2) Déterminer ses éléments propres et sa diagonalisabilité.
3) Montrer qu’il existe {A,B} tels que {M=A+B}, {A^2=A}, {B^2=B}, {AB=BA=0}.
4) Exprimer {M^n=\alpha_nA+\beta_nB} pour {n\in\mathbb{N}}.
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Montrer que toute valeur propre vérifie {\lambda^3-\lambda-1=0}, puis que {\det A>0}.
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Si {f} possède {n} valeurs propres distinctes, montrer que tout endomorphisme commutant à {f} s’écrit de manière unique {P(f)} avec {\deg P\lt n}.
Le résultat reste-t-il vrai si {f} est seulement diagonalisable ?
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Relier leurs polynômes caractéristiques, montrer {\dim\ker(B-\lambda I)=\dim\ker(A-\lambda^2I)} pour {\lambda\in\mathbb{R}}, puis caractériser la diagonalisabilité de {B}.
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Donner sa matrice, ses valeurs propres réelles, leurs espaces propres, sa diagonalisabilité, sa bijectivité et son rang.
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2) Montrer que toutes ses valeurs propres appartiennent à {]-1,1[}.
3) Pour un vecteur propre {f}, montrer qu’un entier {k} vérifie {f^{(k)}=0} et déterminer les vecteurs propres.
4) Calculer {u^n(f)(x)}.
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Montrer que {T} est un endomorphisme, que ses valeurs propres {m} vérifient {|m|\leq1}, puis étudier le cas {|m|\lt 1}.
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2) Expliciter {C_A=\left\{M:AM=MA\right\}}.
3) Déterminer les sous-espaces stables de l’endomorphisme associé.
4) Retrouver {C_A} par des arguments de stabilité.
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Étudier sa diagonalisabilité selon {k}.
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Montrer que {f} est diagonalisable si et seulement si {\ker f\cap\operatorname{Im}f=\left\{0\right\}}.
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2) Diagonaliser {A} dont les coefficients diagonaux sont {a} et les autres {b}, et {B} dont les coefficients sur l’antidiagonale sont {a} et les autres {b}, où {a\in\mathbb{R}}, {b\ne0}.
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Donner une condition nécessaire et suffisante pour que {f} soit diagonalisable.
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Montrer sa linéarité, trouver ses valeurs propres et déterminer les polynômes {P} tels que {P'} divise {P}.
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2) Montrer qu’elle est diagonalisable et déterminer quand elle est inversible.
3) Montrer {E=\ker f^k\oplus\operatorname{Im}f^k} pour tout {k\ge0}.
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Montrer que {A} est diagonalisable.
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Est-elle diagonalisable ?
2) Montrer {A=PTP^{-1}} avec {T=\begin{pmatrix}0&0&-3\\[4pt]0&1&4\\[4pt]0&0&-1\end{pmatrix}}.
3) Déterminer le commutant de {T}, sa structure et sa dimension.
4) Déterminer le commutant de {A}.
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2) Montrer l’existence et l’unicité de {\alpha_n,\beta_n,\gamma_n,Q_n} avec {X^n=(X+1)^2(X+2)Q_n+\alpha_n(X+2) +\beta_n(X+1)(X+2)+\gamma_n(X+1)^2.}3) Déterminer {A^n}.
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Montrer que {u} est un endomorphisme de {\mathbb{C}[X]} et trouver ses valeurs propres.
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Prouver que {M^{12}=I}.
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2) S’il a {n} valeurs propres distinctes, montrer qu’il est cyclique.
3) S’il est diagonalisable, donner une condition nécessaire et suffisante.
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2) Si {A} est diagonalisable avec {p} valeurs propres distinctes, montrer par division euclidienne que {A^k\in\mathbb{R}_{p-1}[A]}.
3) Décrire {B} à l’aide des éléments propres.
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2) Montrer qu’il existe {P,Q\in GL_n(\mathbb{R})} avec {C=PJ_rQ}, {J_r=\operatorname{Diag}(I_r,0)}.
3) Si {AC=CB}, montrer que {A,B} ont {r} valeurs propres communes, avec multiplicités.
4) Que dire si {r=n} ?
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2) Montrer que {A} est diagonalisable si et seulement si {f_A} l’est.
3) Relier leurs polynômes caractéristiques.
4) Relier leurs éléments propres et retrouver la diagonalisabilité.
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Déterminer la dimension de {E_N}, montrer que {T} est un endomorphisme, trouver ses éléments propres par définition et matriciellement, puis étudier sa diagonalisabilité.
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2) Interpréter {A=\frac17\begin{pmatrix}-2&6&-3\\[4pt]6&3&2\\[4pt]-3&2&6\end{pmatrix}}.
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Montrer que {u=p-q} est diagonalisable avec spectre dans {[-1,1]}, puis déterminer {\ker(u+I)} et {\ker(u-I)}.
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2) Montrer que {1} n’est pas valeur propre.
3) Montrer la diagonalisabilité réelle et déterminer toutes les matrices possibles.
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2) Diagonaliser {A_n} sur {\mathbb{C}}.
3) Déterminer {\lim A_n^n}.
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Montrer que {\Delta^{n+1}(H^n)=0}.
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Montrer que {(\lVert \Delta^n(H^n)\rVert^{1/n})_{n\geq1}} tend vers une limite finie.
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(ii) {A\in G\Rightarrow A^{-1}\in G} ;
(iii) pour tout {A\in G}, il existe {k\in\mathbb{N}^\star} tel que {A^k=I_n}. Soit {F} l’espace engendré par {G}, de base {(M_1,\ldots,M_r)} formée d’éléments de {G}. On pose {\varphi(A)=(\operatorname{tr}(AM_i))_{1\leq i\leq r}}.
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Est-il inversible ?
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Conclure.
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On pose {E_A=\left\{X\in\mathbb{C}^n:\exists\lambda\in\mathbb{C},\ AX=\lambda X\right\}}.
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Est-elle diagonalisable ?
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Le résultat précédent reste-t-il valable pour tout {n\in\mathbb{Z}} ?
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3) Exprimer les valeurs propres et espaces propres de {f_A} en fonction de ceux de {A}.
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Montrer que {F\cap V\ne\left\{0\right\}} et en déduire {I_2\in V}.
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Montrer qu’il existe {Q\in GL_2(\mathbb{R})} telle que {QVQ^{-1}=S_2(\mathbb{R})}.
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(i) Montrer qu’il existe {i} tel que {|t_{ii}-\lambda|\leq\sum\limits_{j\ne i}|t_{ij}|}.
(ii) En déduire {\lambda=2\cos\alpha}, avec {\alpha\in[0,\pi]}.
(iii) Trouver une condition nécessaire et suffisante pour que {X=(x_1,\ldots,x_n)^T} soit un vecteur propre associé.
(iv) En déduire {\alpha\in]0,\pi[}.
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Montrer que {L_n} est polynomiale et donner ses coefficients.
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Sur {F}, on pose {\langle u,v\rangle=\sum\limits_{n=0}^\infty u_nv_n} ; on admet qu’il s’agit d’un produit scalaire.
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Pour {f\in E=C^0([0,a],\mathbb{R})}, on pose {T(f)(x)=\frac{\int_0^xf(t)\omega(t)\,dt}{\int_0^x\omega(t)\,dt},\quad 0\lt x\leq a.}
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Est-ce encore vrai si {X} n’est pas inversible ?
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Montrer que {P} est scindé sur {\mathbb{R}} si et seulement si {|P(z)|\geq|\operatorname{Im}z|^{\deg P}} pour tout {z\in\mathbb{C}}.
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PC
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Si {Q} est positif ou nul sur {\mathbb{R}}, montrer {P\geq0}.
L’endomorphisme {P\mapsto P-P'} est-il diagonalisable ?
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Quand induit-elle un endomorphisme de {\mathbb{R}_{2n}[X]} ?
Déterminer alors ses éléments propres.
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Déterminer leurs espaces propres, {\chi_M}, {\det M} et l’inverse de {M} lorsqu’il existe.
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Montrer que c’est un endomorphisme bijectif diagonalisable et donner ses espaces propres pour {n=4}.
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Quand est-elle diagonalisable ?
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Est-ce encore vrai sur {\mathbb{R}} ?
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Quelle condition sur {n} garantit un sous-espace stable de dimension trois ?
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Montrer que {\Psi(M)=tM+(\operatorname{tr}M)A} est bijective et donner son inverse.
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Montrer {\overline{D_n(\mathbb{C})}=M_n(\mathbb{C})}.
L’analogue réel est-il vrai ?
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Donner un exemple en dimension deux, déterminer les valeurs propres complexes et montrer que la dimension est paire.
Montrer la stabilité de {\operatorname{Vect}(x,f(x))}, puis construire une base {(e_1,f(e_1),\ldots,e_n,f(e_n))} et donner la matrice de {f}.
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Calculer {\lim M_n^n}.
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Montrer la stabilité de {\ker A^2} et {\ker(A-I)} ainsi que leur somme directe égale à {\mathbb{K}^3}.
Montrer que {A} est semblable à {\begin{pmatrix}1&0&0\\[4pt]0&0&\varepsilon\\[4pt]0&0&0\end{pmatrix}}, avec {\varepsilon\in\left\{0,1\right\}}.
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Montrer {H=uv^T}, puis {H^2=\operatorname{tr}(H)H}, et calculer {\chi_H}.
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Montrer sa diagonalisabilité, calculer son déterminant et déterminer tous ses sous-espaces stables.
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Montrer {A^p=A^q} pour certains {p\lt q}, puis qu’une puissance strictement positive est un projecteur. {A} est-elle nécessairement diagonalisable ?
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Montrer que {M} est inversible et calculer son inverse, puis que {A,B} sont des projecteurs.
Étudier la diagonalisabilité et le spectre de {M}.
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Montrer que c’est un endomorphisme, nilpotent si {A} est nilpotente, et diagonalisable si {A} est diagonalisable.
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Écrire {A} comme produit d’une colonne et d’une ligne, trouver un polynôme annulateur de degré au plus deux, puis montrer que {A} est diagonalisable si et seulement si {\operatorname{tr}A\ne0}.
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Déterminer son noyau, son image, ses éléments propres, sa trace, son déterminant et son polynôme caractéristique. On pose {\Psi(M)=aM+\operatorname{tr}(M)A}. Déterminer ses éléments propres, montrer sa bijectivité et calculer son inverse.
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Déterminer {\chi_A}.
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Discuter son inversibilité et sa diagonalisabilité sur {\mathbb{R}} et sur {\mathbb{C}}.
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Montrer que {A} est un polynôme en {B}.
Le résultat reste-t-il vrai pour une matrice complexe diagonalisable ?
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Discuter sa diagonalisabilité sur {\mathbb{R}} et {\mathbb{C}}, calculer sa trace, son déterminant et son polynôme caractéristique, puis étudier la diagonalisabilité réelle et la trace de {M^2}.
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Montrer que {B} est diagonalisable.
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Montrer {\lambda\in\operatorname{Sp}M\iff\lambda^2\in\operatorname{Sp}A}, puis que {M} est diagonalisable si et seulement si {A} est diagonalisable et inversible.
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Montrer qu’une puissance positive de {f} est l’identité, puis qu’il possède un polynôme annulateur de la forme {X^{k-p}-X^p}, {p\geq1}.
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Caractériser les cas où {f} est une isométrie, donner ses éléments propres et sa nature géométrique.
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Trouver les éléments propres de {M=I-2UU^T}.
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Montrer qu’elle est orthogonalement semblable à une triangulaire supérieure.
Si {AA^T=A^TA}, montrer qu’elle est diagonalisable.
La réciproque est-elle vraie ?
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Montrer qu’une antisymétrique n’a pas de valeur propre réelle non nulle, puis {A_n\cap\Delta_n=\left\{0\right\}}.
Déterminer la dimension maximale d’un sous-espace inclus dans {\Delta_n}.
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2) Pour {Q} non constant et {B} diagonalisable, trouver {A} tel que {Q(A)=B}.
3) Montrer que {\left\{Q(A):A\in M_2(\mathbb{C})\right\}} est dense.
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Déterminer les éléments propres de {T}.
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Déterminer les valeurs propres et espaces propres de {T}.
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Pour {Tf(x)=f(x+1)}, justifier que {E} est un espace vectoriel, que {T} en est un endomorphisme, puis déterminer ses éléments propres.
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Montrer {\det(A-B)\in\left\{-1,0,1\right\}}.
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b) Montrer que {\sum\limits_{\lambda\in\operatorname{Sp}A}\lambda^n} est entier pour tout {n\in\mathbb{N}}.
c) Déterminer la nature de {\sum\limits\sin(\pi a^n)}.
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b) Si {v} est diagonalisable, {w} nilpotent et {vw=wv}, montrer que {v+w} et {v} ont même polynôme caractéristique.
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b) Montrer qu’il existe un plan stable par {u}.
c) En déduire que tout endomorphisme réel admet un sous-espace stable de dimension {1} ou {2}.
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b) Si de plus {f} est diagonalisable, montrer que {fg} l’est.
c) Montrer qu’aucune valeur propre de {fg} n’appartient à {]0,4[}.
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b) Étudier sa diagonalisabilité en fonction de celle de {A}.
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b) Déterminer les dimensions des espaces propres de {B}.
c) Donner une condition nécessaire et suffisante sur {A} pour que {B} soit diagonalisable.
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Donner ses valeurs propres.
b) Même question sur {\mathbb{C}} pour {M}.
Montrer que son spectre est inclus dans {\left\{1,j,j^2\right\}} et que {j,j^2} ont mêmes multiplicités.
Donner son spectre.
c) Montrer que {A,M} sont semblables sur {\mathbb{C}}, puis sur {\mathbb{R}}.
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Calculer {\operatorname{tr}A}.
b) Montrer que si {A} n’est pas nilpotente, {\Psi} a une infinité de valeurs propres. Conclure.
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i) trouver noyau et image ;
ii) déterminer les éléments propres ;
iii) calculer trace, déterminant et polynôme caractéristique.
b) Pour {\Psi(M)=tM+\operatorname{tr}(M)A} :
i) déterminer les éléments propres ;
ii) montrer la bijectivité et donner l’inverse.
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Montrer que {A} et {f_A} ont les mêmes valeurs propres.
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b) Si {A} est diagonalisable et possède un espace propre de dimension au moins {2}, montrer qu’il y a une infinité de solutions.
c) Traiter le cas de trois valeurs propres réelles distinctes.
d) Traiter {A=\operatorname{diag}(rR_\theta,\lambda)}, {r>0}, {\lambda\in\mathbb{R}}, {\theta\notin\pi\mathbb{Z}}, où {R_\theta} est la rotation d’angle {\theta}.
e) Cas général ?
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b) Déterminer ses valeurs propres et espaces propres.
c) Montrer qu’il stabilise {\mathbb{R}_n[X]}. La restriction est-elle diagonalisable ?
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b) Lorsque le corps est {\mathbb{R}}, quelle est la dimension maximale ?
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Montrer que {A} est triangulaire supérieure.
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Montrer que {\Phi:P\in\mathbb{R}_n[X]\mapsto(X-a)(X-b)P'-nP} est un endomorphisme, déterminer ses éléments propres et dire s’il est diagonalisable.
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b) Pour {A\in M_4(\mathbb{R})}, montrer qu’au moins une condition vaut :
i) {A} est trigonalisable sur {\mathbb{R}} ;
ii) diagonalisable sur {\mathbb{C}} ;
iii) semblable sur {\mathbb{R}} à {\begin{pmatrix}B&C\\[4pt]0&B\end{pmatrix}}, {B,C\in M_2(\mathbb{R})}.
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b) Calculer trace et polynôme caractéristique.
c) Quand est-ce un automorphisme ?
Donner alors son inverse.
d) Est-il autoadjoint ?
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b) Montrer que {n} est multiple de {4}.
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b) Montrer que {p,q} sont autoadjoints.
c) Pour {F=\operatorname{Im}q+\ker p}, montrer {E=F\oplus F^\perp} et en déduire que {h} est diagonalisable.
d) Montrer que son spectre est contenu dans {[0,1]}.
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Montrer qu’une forme linéaire non nulle {\ell} vérifie {\ell(x(t))=0} pour tout {t}.
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Montrer que {A} et {A^T} sont semblables.
Qu’en est-il pour {A\in M_2(\mathbb{R})} ?
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À quelle condition la matrice dont la dernière colonne et la dernière ligne sont {(a_1,\ldots,a_n)}, tous les autres coefficients étant nuls, est-elle diagonalisable ?
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Déterminer les éléments propres de la matrice tridiagonale d’ordre {n}, de diagonale constante {a} et de sous-diagonale et surdiagonale constantes {b}.
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Donner une condition nécessaire et suffisante pour que {M} soit diagonalisable.
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2) En déduire ses éléments propres.
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Préciser ses éléments propres.
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2) Montrer que {\mathcal C(M)=\operatorname{Vect}(I_3,M,M^2)}.
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Montrer qu’ils sont simultanément trigonalisables.
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Que dire du spectre de {P(f)} ?
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2) Montrer qu’elle est diagonalisable et déterminer son spectre.
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À quelle condition {\begin{pmatrix}A&A\\[4pt]0&A\end{pmatrix}} est-elle diagonalisable ?
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2) Si {f} est diagonalisable, montrer que {fg} l’est aussi et que ses valeurs propres n’appartiennent pas à {]0,4[}.
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Montrer qu’ils ont un vecteur propre commun.
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(ii) pour tout {P\in\mathbb{C}[X]}, {P(A)^n=0\Rightarrow P(A)=0} ;
(iii) le seul élément nilpotent de {\mathbb{C}[A]} est zéro.
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(ii) Montrer qu’il existe {\lambda_1,\ldots,\lambda_{n^2}} tels que {I+\sum\limits_{k=1}^{n^2}\lambda_kM^k=0}.
(iii) Montrer que {\operatorname{tr}(M^k)\ne0} pour au moins un de ces indices.
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Montrer que toutes ses valeurs propres ont un module strictement inférieur à un.
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Montrer que {V_n\ne\varnothing} et que {O_n} est fini.
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2) Donner ses valeurs propres et leurs multiplicités.
3) Trouver un polynôme annulateur.
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2) Donner sa trace et son polynôme caractéristique.
3) Donner une condition d’inversibilité et l’inverse.
4) Est-elle autoadjointe pour {\langle M,N\rangle=\operatorname{tr}(M^TN)} ?
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2) Si {A^p\to0}, montrer que {\rho(A)\lt 1}.
3) (i) Pour {|\lambda|\lt 1} et {k} fixé, montrer que {\binom pk\lambda^{p-k}\to0}.
(ii) On admet {A=B+N}, où {N} est nilpotente, {BN=NB} et {B} diagonalisable.
Si {\rho(A)\lt 1}, montrer que {A^p\to0}.
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