Noyaux et images itérés...

Bonjour,

Soit Kp=ker(f^p) et Ip=Im(f^p). On travaille sur un ev de dimension finie of course.

L'exercice me propose tout d'abord de montrer que (Ip) est une suite décroissante et que (Kp) est une suite croissante. Et j'y arrive, donc c'est bon:). Les choses se compliquent un peu après.

Il me faut montrer alors l'existence d'un entier p(0) tel que pour tout p entier, on ait p<p(0) implique Ip différent de Ip(0) et p>=p(0) implique Ip =Ip(0).

Alors, moi j'avais pensé à démontrer la contraposition de la première implication à savoir :

I(p)=Ip(0) implique p>=p(0) et en débutant par l'inclusion Ip(0) inclus dans I(p) grâce à ma première question. Mais ce n'est pas ce que l'auteur choisit ( je travaille sur une vieille édition d'un Jean-Marie Monier, et il ne donne que des indications et les réponses sans corrigés détaillés),

En guise de corrigé, il précise simplement de "considérer la suite d'entiers (dim(Ip)) qui est décroissante et minorée par 0". Pour décroissante Ok, je comprends, pour minorée par 0, je vois moins "pourquoi"...bref besoin d'un coup de main ou d'une indication supplémentaire...

Cordialement,
Clotho

Réponses

  • beh la dimension du noyau d'un morphismùe lineaire est minoré (plus grand ou egal a zéro) bref vu que c'est une suite decroissante minore par zero elle converge vers un nombre positif ou nul mais une suite convergente a valeur dans IN est stationnaire(def de la convergence avec esp=1/2) et pour montrer que la limite est dans Z tu prend l pas dans Z via la partie entiere tu enferme l entre deux entiers consécutif et tu prend esp plus petit que la distance de l au extremité si un converge vers l on a un est dans un intervalle contenant l et ne contenant pas un entier c'est pas possible car un est entier ) ,
    sinon tu poses a=min(dim(ker(f^p))) le min est bien atteint(car minoré) donc il existe po telque dim(ker(f^po)=a et on a dim(ker(fpo+k))=<dim(ker(fpo))=a d'ou dim(ker(f^po+k))=a
  • Salut oc,

    Merci pour ta réponse, mais je comprends pas trop lorsque tu dis :

    "mais une suite convergente a valeur dans IN est stationnaire(def de la convergence avec esp=1/2)"

    Qu'est-ce qu'une suite stationnaire? Pour moi c'est une valeur u(p) de ma suite (u) répondant à la définition suivante :

    Pour tout epsilon, il existe un entier Nepsilon tel que n>Nepsilon implique en valeur absolue u(n)-u(p)< epsilon

    Merci pour précision
  • stationnaire ca veut dire que la suite ne bouge plus a partir d'un certain rang ,mais si la suite converge vers un certain l app IR elle doit etre autour de l mais autour de l si tu prend un voisinage suffisament petit il n'y a qu'un seul entier le l en question donc tout les termes de la suite doivent entre egal a l a partir d'un certain rang ,fait des dessins tu va voir c'est presque évident.
    sinon une autre voix possible c'est d'utiliser le fait qu'une suite convergente est de cauchy et tu prend esp=1/3 il exsite un rang N a partir du quel |uN-uN+k|<1/3 et tu connais beaucoup de nombre entier qui verifie cela ....

    mais utilise plutot le deuxieme raisonnement c'est plus algébrique
    ca utilise la propriete fondamentale de IN un partie minore de Z atteint son minimun et vu que la suite est decroissante elle est forcément

    sinon pour donner une image plus parlante imagine que tu est a la qinzieme marche d'un escalier et que tu peux descendre ou t'arreter et ne plus bouger aprés 15 mouvement t'es immobile

    par contre la suite des noyau est croissante et la suite des image est decroissante faut remplacer tout ce que j'ai dit par im(f^p) au lieu de ker(f^p)...

    oc
  • Est-ce que d'une façon plus générale, on peut toujours associer une suite d'entiers à la dimension d'un noyau et d'une image d'une application linéaire donnée?
  • qu'est ce que tu entend par de facon plus general ,sur un espace de dimension infini ?mais dans ce cas la dimension du noyau itere peux rester infini j'ai pas d'exemple peut etre f->f'(0)*x+f(0) sur les application c^oo et on a pop=p donc la dimension du noyau reste la meme elle est infini ...
  • En relisant ta première réponse, il y a une donnée que je n'arrive pas à comprendre...pourquoi parles-tu des relatifs? On est dans N, comme tu me l'as précisé toi même, une dimension noyau ou image est positive ou nulle...
  • oui si ca marche dans Z ca marche dans IN ,j'ai ecrit des Z a la place des IN
    remplace tous par des IN si tu veux mais ca ne change rien ,dezole mais je suis trés brouillon ...
  • Pour Oc, ou quelqu'un d'autre :)

    J'ai trouvé une interprétation différente de la même question avec un corrigé détaillé. L'auteur prouve la stabilité de la suite Ip par inclusion en prouvant que I(p+n) inclus dans I(p+n+1) et comme on a déjà l'inclusion contraire. C'est gagné. Cela me parle plus qu'avec des limites, par contre, il y a un point que je ne comprends pas trop.


    Pour le signe euro, il faut comprendre "appartenir à":)...j'ai pas trouvé mieux pour le moment...latex va me prendre un peu de temps.

    " Soit p€N tel que I(p) = Im(f^p)=I(p+1) et considérons n€N. Alors pour tout y €I(p+n), il existe x€I(p) tel que y=f^n(x) ; or x€ I(p+1) donc il existe x'€ E tel que x = f^(p+1)(x') "

    ( moi, j'aurais plutôt écris f^p(x) et non pas f^n(x)) Quelqu'un pourrait-il m'expliquer ce point précis...

    A ce stade, je ne suis plus à la recherche de pistes ou d'indices mais vraiment d'explication..donc si quelqu'un veut bien prendre la peine de m'expliquer ce passage ( en évitant leslimites, ça ne passe pas trop pour le moment)...je lui en serais éternellement virtuellement reconnaissant,

    Cordialement,
    Clotho
  • Clotho a posé la question intéressante du problème inverse de la suite des noyaux itérés ie étant donné un espace vectoriel $E$ de dimension finie $n$ et une suite croissante $d_0=0\leq d_1\leq\dots\leq d_p=n$, existe-t-il un endomorphisme $f$ de $E$ tel que pour chaque $i$, on ait $\dim\ker f^i=d_i$ ?\\

    Je n'ai pas regardé la question mais je suis persuadé qu'il faut et il suffit que la suite $d_i$ \textit{meure en s'éssoufflant} ie que si $e_i=d_{i+1}-d_i$ alors la suite des $e_i$ est décroissante et nulle à par partir d'un certain rang.\\


    \\
    trivecteur
  • Vraiment personne pour me répondre ou c'est déjà les vacances? :)
  • Je veux bien te répondre mais à quelle question ? celle que tu as posé en début de fil le 07-24-05 13:41 ou celle du 07-24-05 14:37 ou autre chose encore ?


    trivector
  • Bonsoir Trivecteur,

    En fait j'aimerais une réponse sur le sujet posé en début de fil à 13:41 avec le complément du fil que j'ai apporté à 17:08.

    J'aimerais savoir pourquoi dans son corrigé l'auteur affirme qu'il " existe alors x appartenant à I(p) tel que y=f^n(x)" alors que moi j'aurais plutôt écris la même chose avec y=f^p(x) en partant tout simplement de la définition initiale de I(p) = Im(f^p). De quelle inclusion se sert-il alors?

    En supplément, si tu as le temps :)

    La résolution avec limite me pose "problème" dans le sens ou je ne vois pas trop comment on peut passer directement de I(p) = Im(f^p) à dim I(p)...ce qu'avait essayé de m'expliquer Oc.

    En te remerçiant d'avance,
    Cordialement,
    Clotho
  • Si on prend un y dans I(p+n) alors il existe un x dans E tel que y=f^(n+p)(x) mais alors y=f^n(f^p(x)).
    Si on pose x2=f^p(x), on a bien y=f^n(x2) avec x2 dans I(p).
  • si on a I(p)=I(p+1) soit n app IN,montrons que I(p+n+1)=I(p+n)
    on sait deja que la suite I(k) est decroissante donc comme tu l'a fait remarque on il suffit de montre que I(p+n) inclus I(p+n+1),
    soit donc y app I(p+n) alors y=f^(n+p)(x) pour un certain x
    ce qui peut se reecrire f^nof^p (x) ,mais f^p(x) app I(p) donc f^p(x) app I(p+1) d'ou l'existeance de x' telque f^p(x)=f^(p+1)(x')
    d'ou y =f^n+p+1(x') app I(n+1+p) ce que l'on voulait montrer.

    voila la je pense que cette demonstration
    le probleme c'est que pour l'instant on a pas montrer que l'on a point un p telque I(p)=I(p+1) et la c'est le truc que j'ai essayer de raconter tout a l'heure
  • Ok pour vos réponses, mais vous utilisez ensemble le fait que :

    f^n°f^p=f^(n+p)

    Alors que moi, je n'ai comme seule hypothèse f^n = f°f^(n-1)=f(n-1)°f. Dans ce cas, ça fonctionne tout de même?
  • pour l'histoire de limite j'essaye de faire simple

    tu sais que la suite I(k) est décroissante donc la suite dim(I(k)) est decroissante cette suite est minore par zéro d'apres le theoreme qui dit que dans IN une partie admet un plus petit element (on applique cela a la partie {dim(I(k),k app IN} tu en deduis qu'il exsite a app IN telque a=dim(I(p)) pour un certain p et telque a =< dim(I(k)) quelque soit k , jusque l'a c'est bon ou pas ?

    on a donc dim(I(p))=<dim(I(k)) notament dim(I(p))=<dim(I(p+1))
    mais par la décroissance dim (I(p+1)) =< dim(I(p)) d'où le résultat

    c'est ok ou pas? je comprend pas trop se qui te derange tu as un truc qui decroit et a valeur dans IN c'est obliger qu'a partir d'un moment pas il bouge plus le truc
  • C'est bon pour le raisonnement...la seule chose, c'est comment "penser" à passer de la suite I(k) à la dimension pour obtenir des entiers et raisonner avec les suites...moi, franchement, je n'y aurais pas pensé :)Mais manque encore un peu d'expérience, j'aurais plus creusé un raisonnement par inclusion...même si j'ai bien compris qu'on ne démontrait pas ainsi l'existence de p...
  • Une dernière question et après je stoppe les maths for today...:)

    En dimension fine, que puis-je dire de la somme directe de E = kerf+imf dans le cas ou f est un endormorphisme bijectif? Je décomposerai un vecteur x comme suit x+o, mais après, je vois plus trop quoi dire...sauf à écrire f sous forme matricielle en appliquant le théoréme du rang...
  • Je crois que l'essentiel a été dit par oc. Supposons que la dimension de $E$ soit $N$. Faisons l'hypothèse que les $N+2$ sev $I_0,\dots,I_{N+1}$ soient deux à deux distincts. Alors, à cause des inclusions $I_0\subset\dots\subset I_{N+1}\subset E$, on aurait les inégalités strictes $\dim I_0
  • Bonsoir,

    l'interet de l'exo est de prouver que ,étant donné un endomorphisme f d'un k-espace vectoriel E de dimension finie, il existe une decomposition unique de l'espace en somme directe de A et B sous espaces stables par f
    et tels que la restriction de f à A soit un isomorphisme et celle de f à B soit nilpotente...

    bon exo qui amene naturellement à s'interesser à la suite des images de E par les iterees de f et à la suite des noyaux de ces itérées..

    Oump.
  • Bonjour,

    Comment feriez-vous pour justifier que E est la somme directe de Ker(f) et de Im(f)?

    On est bien entendu en dimension finie et f un est endomorphisme bijectif.

    Quel est l'intérêt de la bijectivité ici, pour justifier cela?

    Si je vous pose la question, c'est que je me suis déjà pas mal "creusé la tête" à ce sujet :)...mais moi je voulais considérer l'endomorphisme g et sa restriction f au supplémentaire de mon noyau Ker(g) qui existe puisque nous sommes en dimension finie. Et j'arrive alors à E=Ker(g)+Im(g) en somme directe of course et f est bijective...mais je crois faire fausse route et cela me semble bien compliqué.

    Cordialement,
    Clotho


  • Clotho,
    Si $f$ est bijective, que vaut son noyau?
    Ici c'est un petit piege car pour un endomorphisme
    on n'a en general pas $E=Im(f)\oplus ker(f)$, mais
    s'il est bijectif alors c'est vrai.

    A+

    Eric
  • Bonjour Eric,

    Si f est bijective alors f est injective et Ker (f) = {OdeE}, et on a effectivement Im(f)interKer(f) = {O}, donc la somme directe de ces deux sous-espaces vectoriels, c'est bon?
  • juste un petit truc auquel je crois on n'a pas répondu et qui ne doit plus te poser de pb:

    tu te demande pourquoi on à f^n°f^p=f^(n+p)

    f^n signifie composer n fois par f soit f°f°...°f où f apparait n fois.

    f^n°f^p veux dire que tu compose par f p fois puis n fois...au total si tu fais

    f^n°f^p (x) tu aura appliquer p+n fois f à x.c'est tout.si tu veux le dem à partir de f^n+1=f^n°f une recurrence marche bien.

    Sinon pour les questions de somme direct ,ce qui interessant et simple a montrer c'est qu'a partir du moment où 2 noyaux iterés sont egaux (i.e ker( f^p )=ker( f^p+1) on à (en dim finie) E qui est la somme directe de im(f^p) et ker(f^p) :)
  • Merci Thût pour la précision. C'est vrai que j'avais aussi posé cette question.
    Cordialement,
    Clotho
  • Bonsoir,

    Apparemment clotho a mal interpréte mon commentaire : la somme directe en question n'est pas celle de Imf et kerf ( tout au moins en général) mais celle de Imf^p et ker f^p pour p entier tel que Imf^q =Imf^p
    pour q>p....

    et donc on a E somme directe de Imf et Kerf ssi Imf²=Imf ou ssi kerf=Kerf²

    Oump.
  • Eh ben oui...faut que je revoie tout alors :)
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