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Exercice corrigé : Étude d'un endomorphisme de $\mathbb{R}_2[X]$ (type CCINP)

Étudier un endomorphisme d'un espace de polynômesDéterminer noyau, image, rangMontrer que noyau et image sont supplémentairesRésoudre une équation linéaire à l'aide du noyau

Pour $P \in \mathbb{R}[X]$, on pose $f(P) = (X^2 - 1)P' - 2XP$.

  1. Montrer que $f$ induit un endomorphisme de $\mathbb{R}_2[X]$, en calculant $f(a + bX + cX^2)$ pour $a, b, c \in \mathbb{R}$. On note encore $f$ cet endomorphisme.
  2. Déterminer $\operatorname{Ker} f$.
  3. En déduire $\operatorname{rg} f$ et donner une base de $\operatorname{Im} f$.
  4. Montrer que $\mathbb{R}_2[X] = \operatorname{Ker} f \oplus \operatorname{Im} f$.
  5. Résoudre dans $\mathbb{R}_2[X]$ l'équation $f(P) = -2X$. L'équation $f(P) = X^2$ admet-elle des solutions ?
  6. Soit $n \geq 3$. Montrer que $f(X^n) \notin \mathbb{R}_n[X]$.

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Dimension finie

Notions à revoir

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