QCM sur les chapitres EV, applications linéaires et matrices
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QCM sur les chapitres EV, applications linéaires et matrices
INSA DE LYON 2014-2015 Correction du QCM : Espaces vectoriels, Applications linéaires, Matrices (début) Espaces vectoriels Qu 1. Il est possible qu’un espace vectoriel possède exactement : 0 élément 1 élément 2 éléments une infinité d’éléments Soient E un espace vectoriel sur K, F , G et H trois sous-espaces vectoriels de E. Qu 2. Qu 3. Qu 4. Qu 5. Qu 6. Qu 7. Qu 8. F ∩ H est un sous-espace vectoriel de E. VRAI FAUX F ∪ H est un sous-espace vectoriel de E. VRAI FAUX F + H est un sous-espace vectoriel de E. VRAI FAUX Si E = F ⊕ G et E = F ⊕ H alors G = H. VRAI FAUX Si dim F + dim G = dim E alors F et G sont supplémentaires. VRAI Si dim F = dim G = 2 alors dim F + G = 4. VRAI FAUX Si E = R5 et dim F = dim G = 3 alors F ∩ G 6= {0E }. VRAI FAUX FAUX Dans chacun des cas suivants, dire si l’affirmation « F est un sous-espace vectoriel de E » est vraie ou fausse. Qu 9. F = (x, y, z) ∈ R3 3x + 2z = 0 et x + y = 0 avec E = R3 . Qu 10. F = (x, y, z) ∈ R3 x > 0 avec E = R3 . Z 1 Qu 11. F = P ∈ R[X] P (t)dt = 0 avec E = R[X]. 0 Qu 12. Qu 13. F = P ∈ R[X] P + P 0 = 1 avec E = R[X]. F = P ∈ R5 [X] deg(P ) > 2 avec E = R5 [X], l’ensemble des polynômes à coefficients réels de degré inférieur ou égal à 5. VRAI FAUX VRAI FAUX VRAI FAUX VRAI FAUX VRAI FAUX Soit E un espace vectoriel sur K de dimension finie p, soit B = (v1 , v2 , . . . , vn ) une famille de n vecteurs de E et soit vn+1 un vecteur de E qui n’est pas dans B. Dans ce qui suit, j désigne un entier entre 1 et n. Qu 14. Si aucun des vi (pour 1 6 i 6 n) n’est combinaison linéaire des autres, alors B est libre. 1 VRAI FAUX Qu 15. Qu 16. Qu 17. Qu 18. Qu 19. Qu 20. Qu 21. Qu 22. Si les vi (pour 1 6 i 6 n) sont non colinéaires 2 à 2, alors B est libre. VRAI FAUX Si B est libre, alors B \ {vj } est libre. VRAI FAUX Si B est liée, alors B \ {vj } est liée. VRAI FAUX Si B est libre, alors B ∪ {vn+1 } est libre. VRAI FAUX Si B est liée, alors B ∪ {vn+1 } est liée. VRAI FAUX Si n > p, alors B est liée. VRAI FAUX Si n > p, alors B est génératrice de E. VRAI FAUX Si B est libre, elle peut se compléter en une base de E. VRAI FAUX Soient E un espace vectoriel sur K muni d’une base B = (e1 , e2 , e3 ) et V1 = 2e1 + e2 − e3 , V2 = −e1 + 2e2 + 5e3 et V3 = 5e2 + 9e3 des vecteurs de E. Qu 23. La famille (V1 , V2 ) est libre. Qu 24. La famille (V1 , V2 , V3 ) est libre. Qu 25. Cocher les cases correspondant à des bases de E : (V1 , V2 ) (V1 , V2 , V3 ) (e1 , V1 , V2 , V3 ) (e1 , V2 , V3 ) Qu 26. Les sous-espaces Vect(V1 , V2 ) et Vect(V3 ) sont supplémentaires dans E. VRAI FAUX VRAI FAUX (V1 , V2 , V3 + e3 ) VRAI FAUX Soit E = R3 [X]. Cocher les cases correspondant à des affirmations vraies. Qu 27. La famille B1 = (1 + 3X, X + X 2 , 3X + X 3 ) est : libre génératrice de E une base de E ni libre, ni génératrice Qu 28. La famille B2 = (2X + X 3 , −2X + X 3 , −1 + X 2 , 1 + X 2 ) est : libre génératrice de E une base de E ni libre, ni génératrice Qu 29. La famille B3 = (−1, 7 + X, X − 3X 3 , 2 + X 3 , 5 − X + X 3 ) est : libre génératrice de E une base de E ni libre, ni génératrice Qu 30. La famille B4 = (−1, 3 + X, 5 + 4X 2 , 2X 2 , X + X 2 + X 3 ) est : libre génératrice de E une base de E 2 ni libre, ni génératrice Applications linéaires Soit f l’application de R2 dans R3 définie par : f (x, y) = (2x + y, x − y, x − y). Qu 31. Alors f est : une application linéaire Qu 32. Qu 33. Qu 34. R2 Ker(f ) est : f est : un endomorphisme {(0, 0)} injective Vect((1, 1)) surjective un isomorphisme Vect((2, 1, 1), (1, −1, 1)) ni l’un ni l’autre un automorphisme {(0, 0, 0)} bijective Im(f ) est : R3 Vect((2, 1, 1), (1, −1, −1)) Vect((0, 1, 0)) Qu 35. Le rang de f est égal à : 0 1 2 le plan d’équation y = z 3 Soient E un espace vectoriel, f et g deux endomorphismes de E : Qu 36. Qu 37. f + g, g ◦ f et f ◦ g sont des endomorphismes de E. VRAI FAUX Si f ◦ f = f , alors f est une symétrie. VRAI FAUX Soient E et F deux espaces vectoriels de dimensions respectives n et p, f : E → F une application linéaire, et k un entier non nul. Qu 38. Si (e1 , . . . , ek ) est une famille génératrice de E, alors (f (e1 ), . . . , f (ek )) est une famille génératrice de F . VRAI FAUX Qu 39. S’il existe une base B telle que f (B) soit une base de F , alors : f est injective f est surjective f est bijective Qu 40. S’il existe une base B telle que f (B) soit une famille liée, alors f n’est pas injective. Qu 41. Qu 42. Qu 43. VRAI FAUX rg(f ) 6 min(n, p). VRAI FAUX p = rg(f ) + dim Ker(f ). VRAI FAUX f est surjective si et seulement si rg(f ) = n. VRAI FAUX Matrices Soit E un espace vectoriel muni d’une base B = (e1 , e2 , e3 ). On définit les vecteurs v 1 = e1 + e2 + e3 , v 2 = e1 − e3 , v 3 = e2 + e3 et f l’endomorphisme de E tel que : f (e1 ) = 2e1 − 3e2 + e3 , f (e2 ) = −e1 + e2 − 3e3 et f (e3 ) = e1 − e3 . 3 Qu 44. La matrice de f par rapport à B est : 2 −3 1 2 −2 1 2 −1 1 1 −3 1 −3 1 0 −1 −1 −3 1 0 −1 1 −1 0 1 −3 −1 Qu 45. L’image par f de v 1 a pour coordonnées dans la base B : 2 2 0 −2 −3 −3 −3 −2 0 Qu 46. Le rang de f est égal à : 0 1 2 1 1 1 1 0 −1 0 1 1 3 1 2 −2 0 Soit H = et soit g ∈ L(R4 , R2 ) canoniquement associée à H. 2 −1 −4 1 Qu 47. Le rang de H est égal à : 1 2 4 8 Qu 48. L’application g est : injective surjective bijective Qu 49. Le noyau de g est de dimension : Qu 50. Qu 51. 1 2 3 4 Le vecteur (2, 0, 1, 0) est dans le noyau de g. VRAI FAUX Soit x ∈ R et v = (x, x, x, x). Alors g(v) = (x, 2x). VRAI FAUX 4