Cambodge 2021

Exo 5

Soient et deux projecteurs d'un espace vectoriel de dimension finie.

On suppose que .

Question

Quelles sont les seules valeurs propres possibles de ?

Indice

Calculez .

Solution

et sont des projecteurs, donc et . De plus : .

Donc : .

Donc toute valeur propre de vérifie : .

Conclusion : Les seules valeurs propres possibles de sont et .

Question

En déduire les seules valeurs propres possibles de .

Indice

Exprimez en fonction de et .

Solution

.

Soit une valeur propre de et un vecteur propre associé.

Donc : et . Donc : .

Donc est valeur propre de , Donc : ou .

Donc : ou ou .

Conclusion : Les seules valeurs propres possibles de sont , , et .

Question

Démontrer que est valeur propre de si et seulement si .

Indice

Démontrez les deux implications.

Solution
  • On suppose que est valeur propre de . Soit un vecteur propre associé.

    Donc : et . Donc : .

    Donc : .

    De même : .

    Or : . Donc . Donc : .

    Donc : . Donc : .

  • Réciproquement, on suppose que .

    Donc il existe tel que . Donc : .

    Donc est valeur propre de .

Conclusion : est valeur propre de si et seulement si .

Question

Démontrer que est valeur propre de si et seulement si .

Indice

Démontrez les deux implications.

Solution
  • On suppose que est valeur propre de . Soit un vecteur propre associé.

    Donc : et . Donc : .

    Donc : . Donc : .

    De même : . Donc : .

    Donc . Or : . Donc : .

    Donc : .

  • Réciproquement, on suppose que . Soit appartenant à .

    Donc il existe et tels que .

    Donc : et . Donc : .

    Donc est valeur propre de .

Conclusion : est valeur propre de si et seulement si .

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