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Colles de mathématiques

Diagonalisabilité et base de polynômes propres

Oral ESCP - filière B/L, 2021



Exercice de maths: Diagonalisation - Annales ESCP - B/L

Sujet


Oral ESCP, BL - 2021
Soit m un entier naturel non nul. On considère l'espace vectoriel Rm[x] des fonctions polynomiales de degré inférieur ou égal à m et l'application f associant à tout polynôme P de Rm[x], le polynôme Q = f (P) défini par
Q(x) = m(x−1)P(x) x(x−1)P'(x)
pour tout réel x, et où P' désigne le polynôme dérivé de P.
  1. Montrer que f est un endomorphisme de Rm[x].
  2. Montrer que si P est un vecteur propre de f, alors 0 ou 1 sont racines de P.
  3. Pour tout entier naturel km, on note Wk la fonction polynomiale de Rm[x] définie par:
    Wk(x) = xk(x − 1)mk
    Montrer que pour tout k, Wk est un vecteur propre de f.
  4. Quelles sont les valeurs propres de l'endomorphisme f ? L'endomorphisme f est-il diagonalisable ?
  5. Montrer que (W0, W1, …, Wm) est une base de Rm[x] et déterminer les composantes du polynôme constant U(x) = 1 dans cette base.

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