b a 4. Montrer alors que u est normal si et seulement si il existe une base orthonormée de E dans laquelle la matrice de u est de forme λ r a 1 b 1

Documents pareils
I. Polynômes de Tchebychev


Première partie. Préliminaires : noyaux itérés. MPSI B 6 juin 2015

Résumé du cours d algèbre 1, Sandra Rozensztajn. UMPA, ENS de Lyon, sandra.rozensztajn@ens-lyon.fr

Amphi 3: Espaces complets - Applications linéaires continues

1 Complément sur la projection du nuage des individus

Analyse en Composantes Principales

Cours d Analyse. Fonctions de plusieurs variables

Exemple 4.4. Continuons l exemple précédent. Maintenant on travaille sur les quaternions et on a alors les décompositions

De même, le périmètre P d un cercle de rayon 1 vaut P = 2π (par définition de π). Mais, on peut démontrer (difficilement!) que

Programmes des classes préparatoires aux Grandes Ecoles

Intégration et probabilités TD1 Espaces mesurés

Différentiabilité ; Fonctions de plusieurs variables réelles

CCP PSI Mathématiques 1 : un corrigé

Intégration et probabilités TD1 Espaces mesurés Corrigé

La Licence Mathématiques et Economie-MASS Université de Sciences Sociales de Toulouse 1

ENSAE - DAKAR BROCHURE D'INFORMATION SUR LE CONCOURS DE RECRUTEMENT D ÉLÈVES INGÉNIEURS STATISTICIENS ÉCONOMISTES (I S E) Option Mathématiques CAPESA

NOTATIONS PRÉLIMINAIRES

Programme de la classe de première année MPSI

Cours d analyse numérique SMI-S4

Le produit semi-direct

Analyse fonctionnelle Théorie des représentations du groupe quantique compact libre O(n) Teodor Banica Résumé - On trouve, pour chaque n 2, la classe

3 Approximation de solutions d équations

La transformée de Fourier sur un groupe fini et quelques-unes de ses applications. Elise Raphael Semestre d automne

Corrigé Problème. Partie I. I-A : Le sens direct et le cas n= 2

Commun à tous les candidats

Cours de mathématiques

Exo7. Matrice d une application linéaire. Corrections d Arnaud Bodin.

NOTICE DOUBLE DIPLÔME

= 1 si n = m& où n et m sont souvent des indices entiers, par exemple, n, m = 0, 1, 2, 3, 4... En fait,! n m

Cours de Mécanique du point matériel

L ANALYSE EN COMPOSANTES PRINCIPALES (A.C.P.) Pierre-Louis GONZALEZ

Formes quadratiques. 1 Formes quadratiques et formes polaires associées. Imen BHOURI. 1.1 Définitions

Problème 1 : applications du plan affine

Déterminants. Marc SAGE 9 août Inverses et polynômes 3

Mesures gaussiennes et espaces de Fock

Plan du cours : électricité 1

Calcul fonctionnel holomorphe dans les algèbres de Banach

Image d un intervalle par une fonction continue

Un K-espace vectoriel est un ensemble non vide E muni : d une loi de composition interne, c est-à-dire d une application de E E dans E : E E E

108y= 1 où x et y sont des entiers

Calcul intégral élémentaire en plusieurs variables

O, i, ) ln x. (ln x)2

[ édité le 30 avril 2015 Enoncés 1

Rappels et compléments, première partie : Nombres complexes et applications à la géométrie

Licence STS mention Mathématiques Parcours Ingénieur Télécom Bretagne (ITB)

Espace II. Algèbres d opérateurs et Géométrie non commutative.

Fonctions de plusieurs variables, intégrales multiples, et intégrales dépendant d un paramètre

Planche n o 22. Fonctions de plusieurs variables. Corrigé

Calcul différentiel. Chapitre Différentiabilité

I - PUISSANCE D UN POINT PAR RAPPORT A UN CERCLE CERCLES ORTHOGONAUX POLES ET POLAIRES

Fonctions de plusieurs variables et applications pour l ingénieur

Cours3. Applications continues et homéomorphismes. 1 Rappel sur les images réciproques

Fonctions de plusieurs variables : dérivés partielles, diérentielle. Fonctions composées. Fonctions de classe C 1. Exemples

Limites finies en un point

1S Modèles de rédaction Enoncés

3. Conditionnement P (B)

Fonctions de plusieurs variables

Correction du Baccalauréat S Amérique du Nord mai 2007

C1 : Fonctions de plusieurs variables

Étudier si une famille est une base

aux différences est appelé équation aux différences d ordre n en forme normale.

Calcul matriciel. Définition 1 Une matrice de format (m,n) est un tableau rectangulaire de mn éléments, rangés en m lignes et n colonnes.

Introduction à l étude des Corps Finis

Journées Télécom-UPS «Le numérique pour tous» David A. Madore. 29 mai 2015

Comparaison de fonctions Développements limités. Chapitre 10

* très facile ** facile *** difficulté moyenne **** difficile ***** très difficile I : Incontournable

Exercices - Polynômes : corrigé. Opérations sur les polynômes

Notes du cours MTH1101 Calcul I Partie II: fonctions de plusieurs variables

Fonctions de plusieurs variables

Structures algébriques

STATIQUE GRAPHIQUE ET STATIQUE ANALYTIQUE

On ne peut pas entendre la forme d un tambour

Développement décimal d un réel

Mathématiques Algèbre et géométrie

Espérance conditionnelle

Licence MASS (Re-)Mise à niveau en Probabilités. Feuilles de 1 à 7

RAPHAËL ROUQUIER. 1. Introduction

Cours introductif de M2 Algèbres de Lie semi-simples et leurs représentations

Filtrage stochastique non linéaire par la théorie de représentation des martingales

Exercices - Fonctions de plusieurs variables : corrigé. Pour commencer

VI. COMPLÉMENTS SUR LES MODULES, THÉORÈME CHINOIS, FACTEURS INVARIANTS SÉANCES DU 15, 16 ET 22 OCTOBRE

Une introduction aux codes correcteurs quantiques

Calcul différentiel sur R n Première partie

Fonctions de plusieurs variables. Sébastien Tordeux

Continuité d une fonction de plusieurs variables

1 radian. De même, la longueur d un arc de cercle de rayon R et dont l angle au centre a pour mesure α radians est α R. R AB =R.

Cours Fonctions de deux variables

Exercices Corrigés Premières notions sur les espaces vectoriels

PEUT-ON «VOIR» DANS L ESPACE À N DIMENSIONS?

Baccalauréat S Antilles-Guyane 11 septembre 2014 Corrigé

Exercices et corrigés Mathématique générale Version β

Quelques contrôle de Première S

Extrait du poly de Stage de Grésillon 1, août 2010

Chapitre VI - Méthodes de factorisation

INTRODUCTION À L ANALYSE FACTORIELLE DES CORRESPONDANCES

par Denis-Charles Cisinski & Georges Maltsiniotis

Cours d Analyse 3 Fonctions de plusieurs variables

Chapitre 3. Quelques fonctions usuelles. 1 Fonctions logarithme et exponentielle. 1.1 La fonction logarithme

Continuité et dérivabilité d une fonction

Transcription:

Endomorphismes normaux Soit E un espace hermitien (par définition, de dimension finie). Un endomorphisme u L(E) est dit normal s il commute avec son adjoint u. 1. Montrer qu un endomorphisme se diagonalise dans une certaine base orthonormée si et seulement s il est normal. Quel théorème retrouve-ton ainsi? 2. Comment se résuisent les antihermitiens? Et les unitaires? On suppose à présent que E est euclidien, et on veut essayer de réduire les endomorphismes normaux en restant dans R. 3. On suppose dans cette question seulement que E est de dimension 2. Soit u L(E) un endomorphisme n admettant pas de valeur propre réelle. Montrer que, dans toute base orthonormée, la matrice de u est de forme ( ) a b (a, b R). b a 4. Montrer alors que u est normal si et seulement si il existe une base orthonormée de E dans laquelle la matrice de u est de forme λ 1... 0 λ r a 1 b 1. b 1 a 1... 0 a s b s b s a s 5. Comment se réduisent les endomorphismes antiautoadjoints? Et les orthogonaux? 1

Représentation de groupes finis II Soit G un groupe fini. On appelle représentation de G la donnée d un couple (V, ρ), où V est un C-espace vectoriel et ρ un morphisme (pas forcément injectif ni surjectif) de G dans GL(V ). Si (V, ρ) est une représentation de G, une sous-représentation de V est un couple (W, ρ) où un sous-espace vectoriel W V stable par tous les ρ(g). On dit que V est irréductible si ses seules sous-représentations sont {0} et V lui-même. 1. On suppose dans cette question que G est fini et abélien. Montrer que, pour toute représentation (V, ρ), les éléments de Im ρ sont alors codiagonalisables. 2. Soit (V, ρ) une représentation irréductible de G, et soit un endomorphisme ϕ L(V ) commutant avec tous les ρ(g). Montrer que ϕ est une homothétie. 3. Soit (V, ρ) une représentation de G. Montrer que toute sous-représentation W admet un supplémentaire dans V qui soit une sous-représentation. On pourra munir V d un produit scalaire pour lequel les ρ(g) sont des isométries. Dans la suite, V sera supposé muni d un tel produit scalaire. 4. Pour toute représentation (V, ρ) de G, on appelle caractère de cette représentation la fonction χ = T r ρ: G C, et on note V G = {x V g G, ρ(g)(x) = x}. Que dire de V G? Montrer que l endomorphisme π = 1 un projecteur orthogonal d image V G. En déduire que dim V G = 1 χ(g). ρ(g) est 5. Étant données deux représentations (V 1, ρ 1 ) et (V 2, ρ 2 ) d un même groupe G, on appelle morphisme de représentations toute application linéaire ϕ: V 1 V 2 telle que pour tout g G, ρ 2 (g) ϕ = ϕ ρ 1 (g). En considérant le noyau et l image de ϕ, montrer que si V 1 et V 2 sont irréductibles, alors ϕ est soit nulle, soit bijective. Remarque : On a montré à la question 2 que tout endomorphisme d une représentation irréductible est une homothétie. Ceci est le lemme de Schur. 2

6. Une fonction f : G C est dite centrale si g, h G, f(gh) = f(hg). On note C(G) le C-espace vectoriel des fonctions centrales sur G, et on le munit du produit scalaire hermitien < f, f >= 1 f(g)f (g). Rappeler pourquoi un caractère est central, puis, en utilisant le lemme de Schur montrer que les caractères associés aux représentations irréductibles de G, à isomorphisme de représentations près, forment un système orthonormal dans C(G). On pourra, étant données deux représentations (V 1, ρ 1 ) et (V 2, ρ 2 ) de G, considérer la représentation (L(V 1, V 2 ), ρ), où f L(V 1, V 2 ), ρ(g)(f) = ρ 2 (g) f ρ 1 (g) 1, et étudier son caractère... 3

Déterminants de Gram et théorème de Müntz Soit E un espace préhilbertien (réel ou complexe, de dimension finie ou infinie), et soient x 1,, x n n vecteurs de E. On appelle matrice de Gram de x 1,, x n la matrice (< x i, x j >) 1 i,j n M n (K), et déterminant de Gram le déterminant de cette matrice, que l on note Gram(x 1,, x n ). 1. Soit M une matrice carré de taille n. Montrer que M est hermitienne positive si et seulement si c est une matrice de Gram. A quel condition est-elle définie? 2. On suppose que la famille x 1,, x n est libre. Soit V le sous-espace de E qu elle engendre, et soit x E. Démontrer la formule d(x, V ) 2 = Gram(x 1,, x n, x) Gram(x 1,, x n ). 3. Soit E = C 0 ([0, 1], R) l espace des fonctions continues sur [0, 1]. On le munit du produit scalaire < f, g > = 1 0 f(t)g(t)dt. Soit (α n ) n N une suite croissante de réels, avec α 0 = 1. Pour tout n N, on note f n : x x αn E, et V n = V ect(f 0,, f n ). Soit f : x x β E, où β > 0. Calculer d(f, V n ). 4. En déduire une condition pour que V = + n=0 V n soit dense dans E. Polynômes orthogonaux Soit f : [0, 1] R + non nulle. 1. Montrer qu on définit un produit scalaire sur R[X] en posant < P, Q >= 1 0 f(t)p (t)q(t)dt. 2. Montrer qu il existe une base orthonormée (P n ) n N de R[X] telle que n, deg P n = n. 3. Montrer que pour tout n, P n est scindé à racines simples sur R, et que ses racines sont toutes dans ]0, 1[. 4

Projection orthogonale Soit E un espace préhilbertien réel, et soit F E un sous-espace vectoriel. 1. Soit x E. On note F x = {y F x y = d(x, F )}. Montrer que y F x si et seulement si x y F. 2. Montrer que F x a au plus un seul élément. 3. On suppose dans cette question que F est complet. Montrer qu alors F x n est pas vide ; on note x F son élément. Montrer que E = F F, et que x x F n est autre que la projection orthogonale sur F. Que vaut (F )? 4. On prend ici E = C 0 ([0, 1], R) et F = {f E f(0) = 0}. Que vaut F? Conclure. Connexités 1. Montrer qu un espace métrique connexe et localement connexe par arcs est connexe par arcs. 2. Donner un exemple d espace métrique connexe mais pas connexe par arcs. Valeurs d adhérence Soit (X, d) un espace métrique, et soit (u n ) n N une suite à valeurs dans X, telle que lim n + d(u n, u n+1 ) = 0. Montrer que l ensemble des valeurs d adhérences de u est connexe. Groupes topologiques On appelle groupe topologique tout espace métrique muni en outre d une structure de groupe telle que la loi de groupe et l inversion du groupe soient continues. Montrer que la composante neutre, c est-à-dire la composante connexe du neutre, est un sous-groupe distingué. Quelle est la composante neutre de GL n (R)? 5