Leçon 155 * : Endomorphismes diagonalisables en dimension finie.

(2018) 155
(2020) 155

Dernier rapport du Jury :

(2017 : 155 - Endomorphismes diagonalisables en dimension finie.) Dans cette leçon, on attend des exemples naturels d’endomorphismes diagonalisables et des critères de diagonalisabilité. On peut étudier certaines propriétés topologiques en prenant le soin de donner des précisions sur le corps K et la topologie choisie pour $M_n(K)$. Le calcul de l’exponentielle d’un endomorphisme diagonalisable est immédiat une fois que l’on connaît les valeurs propres et ceci sans diagonaliser la matrice, par exemple à l’aide des projecteurs spectraux. Sur les corps finis, on a des critères spécifiques de diagonalisabilité. On peut dénombrer les endomorphismes diagonalisables, ou possédant des propriétés données, liées à la diagonalisation. S’ils le désirent, les candidats peuvent s’intéresser aux liens qui peuvent aussi être fait avec la théorie des représentations et la transformée de Fourier rapide.

(2016 : 155 - Endomorphismes diagonalisables en dimension finie.) Dans cette leçon, on attend des exemples naturels d’endomorphismes diagonalisables et des critères de diagonalisabilité. On peut étudier certaines propriétés topologiques en prenant le soin de donner des précisions sur le corps $K$ et la topologie choisie pour $M_n(K)$. Le calcul de l’exponentielle d’un endomorphisme diagonalisable est immédiat une fois que l’on connaît les valeurs propres et ceci sans diagonaliser la matrice, par exemple à l’aide des projecteurs spectraux. Sur les corps finis, on a des critères spécifiques de diagonalisabilité. On peut dénombrer les endomorphismes diagonalisables, ou possédant des propriétés données, liées à la diagonalisation. S’ils le désirent, les candidats peuvent s’intéresser aux liens qui peuvent aussi être fait avec la théorie des représentations et la transformée de Fourier rapide.
(2015 : 155 - Endomorphismes diagonalisables en dimension finie.) Il faut ici pouvoir donner des exemples naturels d'endomorphismes diagonalisables et des critères de diagonalisabilité. On peut coir que le calcul de l'exponentielle d'un endomorphisme diagonalisable est immédiat une fois que l'on connaît les valeurs propres et ceci sans diagonaliser la matrice, par exemple à l'aide des projecteurs spectraux. On peut sur le corps des réels et des complexes donner des propriétés topologiques. Mentionnons que l'affirmation "l'ensemble des matrices diagonalisables de $M_n(K)$ est dense dans $M_n(K)$" nécessite quelques précisions sur le corps K et la topologie choisie pour $M_n(K)$. Sur les corps finis, on a des critères spécifiques de diagonalisabilité. On peut dénombrer les endomorphismes diagonalisables, ou possédant des propriétés données, liées à la diagonalisation. Le lien peut aussi être fait avec la théorie des représentations et la transformée de Fourier rapide.
(2014 : 155 - Endomorphismes diagonalisables en dimension finie.) Il faut pouvoir donner des exemples naturels d'endomorphismes diagonalisables et des critères. Le calcul de l'exponentielle d'un endomorphisme diagonalisable est immédiat une fois que l'on connaît les valeurs propres et ceci sans diagonaliser la matrice, par exemple à l'aide des projecteurs spectraux. On peut sur le corps des réels et des complexes donner des propriétés topologiques, et sur les corps finis, dénombrer les endomorphismes diagonalisables, ou possédant des propriétés données, liées à la diagonalisation. Mentionnons que l'affirmation "l'ensemble des matrices diagonalisables de $M_n(K)$ est dense dans $M_n(K)$" nécessite quelques précisions sur le corps $K$ et la topologie choisie pour $M_n(K)$.

Plans/remarques :

2019 : Leçon 155 - Endomorphismes diagonalisables en dimension finie.


2018 : Leçon 155 - Endomorphismes diagonalisables en dimension finie.


2017 : Leçon 155 - Endomorphismes diagonalisables en dimension finie.


2016 : Leçon 155 - Endomorphismes diagonalisables en dimension finie.


2015 : Leçon 155 - Endomorphismes diagonalisables en dimension finie.


Retours d'oraux :

2019 : Leçon 155 - Endomorphismes diagonalisables en dimension finie.

  • Leçon choisie :

    155 : Endomorphismes diagonalisables en dimension finie.

  • Autre leçon :

    171 : Formes quadratiques réelles. Coniques. Exemples et applications.

  • Développement choisi : (par le jury)

    Réduction des endomorphismes normaux

  • Autre(s) développement(s) proposé(s):

    Pas de réponse fournie.

  • Liste des références utilisées pour le plan :

    Pas de réponse fournie.

  • Résumé de l'échange avec le jury (questions/réponses/remarques) :

    - J'ai commencé mon plan en disant que les matrices diagonales sont faciles à inverser et pratiques pour les calculs. Le jury m'a fait remarquer qu'il est plutôt rare de diagonaliser une matrice pour l'inverser.

    - Le développement c'est bien déroulé, le jury n'avait pas de question dessus.

    - Le jury m'a demandé comment s'appelle une matrice de la forme
    (a -b)
    (b a)
    Et à quoi cela correspond géométriquement.

    - Ensuite j'ai du montrer que si M est diagonalisable alors tout espace stable par M admet un supplémentaire stable. Je suis bien parti mais j'ai mis quelques minutes avant de pouvoir conclure.

    - Le jury a demandé de montrer que tr(AtA)=0 implique A=0 (que j'utilisais dans mon développement). J'ai dit que ça provenait d'un produit scalaire, et j'ai du le démontrer. On m'a demandé comment s'appelait ce produit scalaire (Dit de Frobenuis).

    - On m'a demandé la décomposition de Dunford de exp(M) connaissant celle de M puis de montrer que M diagonalisable SSI exp(M) l'est, et enfin la CNS pour que exp(M)=I (tout ceci était dans mon plan).

    - Le jury m'a demandé de montrer que l'adhérence de Dn(R) ne valait pas Mn(R). J'ai d'abord trouvé une matrice non trigonalisable sur R (car j'avais dans mon plan l'adhérence de Dn(R) qui vaut Tn(R) ). Le jury a alors demandé de montrer directement le résultat sans utiliser mon plan. (Penser au discriminant).

    - Comme j'avais fait une partie topologique, le jury a demandé de donner une caractéristique topologique sur la classe de conjugaison de M lorsque M est diagonalisable. J'avais déjà vu ce résultat mais j'ai eu un peu de mal à retrouver la preuve. Le Jury m'a aidé, et j'ai finalement réussi.

    - Pour finir, le Jury m'a demandé comment je ferais concrètement pour diagonaliser M symétrique. J'ai dit qu'il fallait calculer le polynôme caractéristique, mais le jury a reformuler la question en suggérant que la matrice M est de taille 100. J'ai dit qu'il fallait trouver les valeurs propres de M. Qu'on pouvait les approximer par méthode itérative. J'ai énoncé le nom de la méthode de la puissance pour calculer la plus grande valeur propre de M après un peu d'aide. Le jury a dit oui et m'a demandé comment conclure. J'ai dit qu'il fallait résoudre un système linéaire AX=cX et le jury a demandé comment on conclut ensuite, par récurrence en calculant l'orthogonal de X. L'oral c'est terminé ici.

  • Quelle a été l'attitude du jury (muet/aide/cassant) ?

    Pas de réponse fournie.

  • L'oral s'est-il passé comme vous l'imaginiez ou avez-vous été surpris par certains points ? Cette question concerne aussi la préparation.

    Le jury a posé des questions relativement proches du plan.

  • Note obtenue :

    Pas de réponse fournie.


2018 : Leçon 155 - Endomorphismes diagonalisables en dimension finie.

  • Leçon choisie :

    155 : Endomorphismes diagonalisables en dimension finie.

  • Autre leçon :

    104 : Groupes finis. Exemples et applications.

  • Développement choisi : (par le jury)

    Suite de polygones

  • Autre(s) développement(s) proposé(s):

    Pas de réponse fournie.

  • Liste des références utilisées pour le plan :

    Pas de réponse fournie.

  • Résumé de l'échange avec le jury (questions/réponses/remarques) :

    - Le jury a posé d'abord des questions sur ma présentation (6min) et est revenu sur ce que j'avais noté au tableau. Je m'attendais à ces questions et j'ai su y répondre rapidement.
    - Ensuite, le jury est revenu sur mon développement et ils ne le connaissaient pas à priori. Ils m'ont demandé de réexpliquer la fin sur la limite.
    - Sur le plan : j'avais oublié un mot dans un théorème (endomorphismes qui commutent et diagonalisables sont diagonalisables dans une même base), ils m'ont demandé de le démontrer. Puis ils m'ont demandé si on pouvait avoir des hypothèses plus faibles. Ils m'ont posé un exercice mais je ne m'en souviens plus.
    - Question sur endomorphisme diagonalisable sur un corps fini : j'ai cité le théorème et je l'ai redémontré
    - Exercice sur une matrice A telle que A^2+A+In=0 (pas eu le temps de finir)

  • Quelle a été l'attitude du jury (muet/aide/cassant) ?

    Jury agréable

  • L'oral s'est-il passé comme vous l'imaginiez ou avez-vous été surpris par certains points ? Cette question concerne aussi la préparation.

    Oui bien passé. La préparation s'est bien déroulée, j'ai eu le temps de faire le plan que je voulais, revoir les développements et les démonstrations des théorèmes. J'ai pu aussi préparer l'introduction en insistant sur l'intérêt de la diagonalisation, et les outils pour y parvenir (cf Grifone + X-ens).

  • Note obtenue :

    14.75

  • Leçon choisie :

    155 : Endomorphismes diagonalisables en dimension finie.

  • Autre leçon :

    104 : Groupes finis. Exemples et applications.

  • Développement choisi : (par le jury)

    L'exponentielle induit un homéomorphisme entre Sn(R) et Sn(R)++

  • Autre(s) développement(s) proposé(s):

    Pas de réponse fournie.

  • Liste des références utilisées pour le plan :

    Pas de réponse fournie.

  • Résumé de l'échange avec le jury (questions/réponses/remarques) :

    6 minutes: Je n'avais pas eu le temps de les préparer donc elles n'étaient pas terribles, je pense avoir dit des choses intéressantes mais pas au bon moment.

    Développement: Je le connaissais bien je l'ai fait dans les temps et je pense l'avoir fait proprement. Je me suis juste trompée dans l'injectivité j'ai pas pris le bon polynôme interpolateur mais ils ne m'en ont pas voulu.

    Questions développement:
    Jury: Quelle norme vous utilisez?
    Moi: La norme 2 c'est à dire la norme subordonnée à la norme euclidienne qui est égale à la racine du rayon rayon spectral de ...
    J: Vous avez une idée de comment ça se démontre?
    M: Décomposition polaire
    J: Pour la surjectivité où est ce que l'on se sert de l’hypothèse de défini positivité?
    M: Pour définir le logarithme des valeurs propres.

    Questions Plan:
    J: Est ce que que vous avez un critère de diagonalisation sur F_p?
    La réponse était une matrice A à coeff dans F_p est dzable ssi A^p=A. Je ne l'ai pas trouvé mais j'ai su le démontrer.

    J: Dans mon plan vous avez défini la semi-simplicité par la diagonalisation dans une extension dans K (c'est juste mais c'est pas la définition usuelle), est ce que vous avez une autre caractérisation de la semi simplicité avec les polynômes?
    M (avec de l'aide): A est semi simple ssi son polynôme minimal est sans facteur carrés.
    J: Montrez le.
    Là j'ai pas mal galérer, il fallait passer par une caractérisation avec des sous espaces stables, mais avec beaucoup d'aide j'ai fini par m'en sortir.
    J: Vous avez mis dans votre plan que Dn(C) est dense dans Mn(C), est ce que Dn(R) est dense dans Mn(R)?
    M: Je sais qu'on utilise le fait que C soit algébriquement clos dans la preuve...
    J: Oui donc la preuve sur C ne marche pas sur R. Trouvons un ct-ex en dimension 2.
    J'ai ressorti une matrice que j'avais mise dans mon plan qui avais pour valeurs propres +/-i, j'ai calculé le polynôme caractéristique car ils n'avaient pas l'air convaincus.
    J: Ok et pourquoi on ne peut pas approcher cette matrice par une suite de D_n(R)?
    M (avec de l'aide): Si A_k est une suite de matrices de D_n(R) alors pour tout k le polynôme caractéristique de A_k est à racines réelles or l'application qui a une matrice associe son polynôme caractéristique est continue
    J: Et qu'est ce que vous utilisez pour savoir si un polynôme de degré 2 a des racines réelles ?
    M: Ah oui! Le discriminant qui lui aussi est continue donc la limite d'une suite de matrice de D_n(R) ne peut pas être ...

  • Quelle a été l'attitude du jury (muet/aide/cassant) ?

    Plutôt sympathique, ils savaient quand aider et quand laisser réfléchir.

  • L'oral s'est-il passé comme vous l'imaginiez ou avez-vous été surpris par certains points ? Cette question concerne aussi la préparation.

    J'ai eu un très bon tirage, cette leçon était l'une des leçons que je connaissais le mieux! Et je maitrisais les 2 développements. Malgré ça écrire le plan et réviser les 2 développements m'ont pris les 3h de la préparation, je n'ai donc ni eu le temps de réviser les preuves ni de préparer les 6 minutes. L'en-tête de la première page du plan prends de la place on ne peut donc pas écrire autant que ce que je pensais. Sinon pas de surprises.

  • Note obtenue :

    13