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Prépa, 1re année › Matrices › Isomorphisme entre $\mathcal L(E,F)$ et $\mathcal M_{n,p}(\mathbb K)$

Isomorphisme entre $\mathcal L(E,F)$ et $\mathcal M_{n,p}(\mathbb K)$ : énoncé (MPSI)

Théorème

Isomorphisme entre $\mathcal L(E,F)$ et $\mathcal M_{n,p}(\mathbb K)$

L'application $u\mapsto\operatorname{Mat}_{\mathcal B,\mathcal C}(u)$ est un isomorphisme d'espaces vectoriels de $\mathcal L(E,F)$ sur $\mathcal M_{n,p}(\mathbb K)$. En conséquence, $$\dim\mathcal L(E,F)=\dim E\times\dim F.$$

Démonstration : Isomorphisme entre $\mathcal L(E,F)$ et $\mathcal M_{n,p}(\mathbb K)$
Démonstration

Isomorphisme

La linéarité vient de ce que les coordonnées de $(\lambda u+\mu v)(e_j)=\lambda u(e_j)+\mu v(e_j)$ sont les combinaisons correspondantes des coordonnées.

Bijectivité : une application linéaire est entièrement déterminée par les images des vecteurs d'une base, et ces images peuvent être choisies arbitrairement. Se donner $A\in\mathcal M_{n,p}(\mathbb K)$, c'est se donner $u(e_1),\dots,u(e_p)$ par leurs coordonnées : il existe une unique $u$ ayant $A$ pour matrice.

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Dans le cours

Matrices : Isomorphisme entre $\mathcal L(E,F)$ et $\mathcal M_{n,p}(\mathbb K)$