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Calcul avancé - exercice 8, Exercices de Calcul avancé

Exercices de mathématique sur le calcul avancé 8. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: la fonction de la variable réelle, l'endomorphisme, la matrice de f.

Typologie: Exercices

2013/2014

Téléchargé le 03/04/2014

Charlotte_Marseille
Charlotte_Marseille 🇫🇷

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bg1
[Baccalauréat C Cameroun juin 1973 \
EXER CIC E
Soit fla fonction de la variable réelle définie par :
f(x)=(x+2)e 1
x
e est la base de logarithmes népériens.
1. Étudier cette fonction.
2. Tracerla courbe représentative dans un repère orthogonal ³O,
ı,
´. On pren-
dra comme unité 2 cm sur l’axe des abscisses et un centimètre sur l’axe des
ordonnées.
On prendra e 2,72 et e 1
21,65.
PROB LÈM E
Soit Eun espace vectoriel sur R, de dimension 2 et E l’espace affine associé à E.
L’objet du problème est d’étudier les applications linéaires fde Edans E(resp. af-
fines gde E dans E) telles que : f3=fff=idE(application identique de E) (resp.
g3=ggg=idE(application identique de E))
Partie A
Soit fun endomorphisme de E, tel que f3=idE.
1. Calculer le déterminant de f. En déduire que fest un automorphisme de E.
2. Soit
uun vecteur non nul de E, tel que f³
u´=
u.
a. Etant donné un vecteur
vtel que ³
u,
v´soit une base de E, on pose
f³
v´=λ
u+µ
v.
Écrire f2³
v´sur la base ³
u,
v´.
b. Montrer que s’il existe un vecteur
unon nul tel que :
f³
u´=
u
alors f=idE.
3. On suppose f6= idE.
a. Montrer que si
uest un vecteur non nul, alors
vet f³
u´sont linéaire-
ment indépendants.
b. En déduire que si
iest non nul, ³
i,f³
i´´est une base de E.
c. Montrer que dans cette base de E,la matrice de fest de la for me :
M(f)=µ0a
1b
et montrer qu’on a nécessairement a=b= 1.
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[ Baccalauréat C Cameroun juin 1973 \

EXERCICE

Soit f la fonction de la variable réelle définie par :

f ( x ) = ( x + 2)e

1 x

où e est la base de logarithmes népériens.

1. Étudier cette fonction. 2. Tracer la courbe représentative dans un repère orthogonal

O,

ı ,

. On pren-

dra comme unité 2 cm sur l’axe des abscisses et un centimètre sur l’axe des

ordonnées.

On prendra e ≈ 2,72 et e

1 (^2) ≈ 1,65.

PROBLÈME

Soit E un espace vectoriel sur R, de dimension 2 et E l’espace affine associé à E.

L’objet du problème est d’étudier les applications linéaires f de E dans E (resp. af-

fines g de E dans E) telles que : f

3 = fff = idE (application identique de E ) (resp.

g

3 = ggg = idE (application identique de E))

Partie A

Soit f un endomorphisme de E , tel que f

3 = id E

1. Calculer le déterminant de f. En déduire que f est un automorphisme de E. 2. Soit

u un vecteur non nul de E , tel que f

u

u.

a. Etant donné un vecteur

v tel que

u ,

v

soit une base de E , on pose

f

v

= λ

u + μ

v.

Écrire f

2

v

sur la base

u ,

v

b. Montrer que s’il existe un vecteur

u non nul tel que :

f

u

u

alors f = id E

3. On suppose f 6 = id E

a. Montrer que si

u est un vecteur non nul, alors

v et f

u

sont linéaire-

ment indépendants.

b. En déduire que si

i est non nul,

i , f

i

est une base de E.

c. Montrer que dans cette base de E ,la matrice de f est de la forme :

M ( f ) =

0 a

1 b

et montrer qu’on a nécessairement a = b = −1.

Le baccalauréat de 1973 A. P. M. E. P.

4. Application : soit

la matrice de f dans une base

ı ,

de E.

a. Vérifier que f

3 = idE.

b. Écrire la matrice de f dans la base

ı , f

ı

et vérifier ainsi le résultat

de 3. c.

Partie B

Soit g une application affine de E dans E, et f l’application linéaire associée à g. On

supposera que :

g

3 = idE.

1. Montrer que f

3 = idE.

2. Montrer que g ne peut être une translation de vecteur non nul. 3. On suppose g 6 = idE.

a. Montrer que f 6 = id E

b. M étant un point de E tel que g ( M ) 6 = M , montrer que

M , g ( M ), g

2 ( M )

est un repère affine de E.

c. Soit O le barycentre des points : M , g ( M ), g

2 ( M ), chacun étant affecté du

coefficient 1. Montrer que O est le seul point de E invariant par g.

Partie C

On suppose que E et E sont euclidiens. Soit

ı , f

ı

une base orthonormée di-

recte de E , et soit f un endomorphisme orthogonal de E , tel que :

f

3 = id E

1. Montrer que f est une rotation.

2. Soit t , 0 6 t < 2 π , le réel mesurant l’angle associé à la rotation f.

a. Écrire la matrice de f dans

ı , f

ı

b. Quelles valeurs peut prendre t?

Cameroun 2 juin 1973