150 - Polynômes d’endomorphisme en dimension finie. Réduction d’un endomorphisme en dimension finie. Applications.2025

Rapport du jury 2023

Cette leçon ne doit pas être un catalogue de résultats autour de la réduction ; les polynômes d'endomorphismes doivent y occuper une place importante. Il faut consacrer une courte partie de la leçon à l'algèbre $K[u]$, en particulier connaître la dimension, et aux liens entre réduction de l'endomorphisme u et structure de l'algèbre $K[u]$. Il est ensuite possible de s'intéresser aux propriétés globales de cette algèbre (inversibles, condition nécessaire et suffisante assurant que ce soit un corps...). De même il est important de mettre en évidence les liens entre les idempotents et la décomposition en somme de sous-espaces caractéristiques. Le lemme des noyaux, les polynômes caractéristiques et minimaux doivent figurer dans la leçon. Il faut bien préciser que, dans la réduction de Dunford, les composantes sont des polynômes en l'endomorphisme, et en connaître des conséquences théoriques et pratiques. \r\rOn attend que la candidate ou le candidat soit en mesure, pour une matrice simple de justifier la diagonalisabilité et de déterminer un polynôme annulateur (voire minimal). L'aspect applications est trop souvent négligé. Il est par exemple possible d'envisager des applications au calcul de $A^k$ à l'aide d'un polynôme annulateur, aux calculs d'exponentielles de matrices ou de mener l'analyse spectrale de matrices stochastiques.\r\rPour aller plus loin, la candidate ou le candidat pourra étudier des équations matricielles et de calcul fonctionnel, avec par exemple l'étude de l'extraction de racines ou du logarithme.

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Développements

5 Bicommutant
5 Endomorphismes semi-simples
5 Invariants de similitude (réduction de Frobenius)
5 Calcul de exp(Mn(C)) et exp(Mn(R))
5 Topologie des classes de similitude
5 Diagonalisibilité et semi-simplicité
5 Décomposition de Dunford (version non algorithmique)
5 Diagonalisation des endomorphismes autoadjoints
5 Théorème du bicommutant et du commutant
5 Décomposition de Dunford (version algorithmique) #effectif #méthodeEuler
5 Lemme des noyaux
5 Dunford et l'exponentielle de matrice
5 Famille Q-libre par la trace
5 Sous-algèbres réduites de Mn(C)
5 Déterminant circulant
5 Sous-algèbre de L(E) dont le seul élément nilpotent est 0
5 Lemme de Fitting et cardinal du cône nilpotent
5 Localisation des valeurs propres
5 Diagonalisation des endomorphismes normaux
5 Réduction des endomorphismes normaux dans un espace euclidien
5 Matrice diagonale et polynôme annulateur sur un corps fini
5 Décomposition de Dunford
5 Déterminant circulant et suite de polygones
5 Cayley-Hamilton amélioré
4 Critère de nilpotence de Cartan
4 Densité des matrices diagonalisables
4 Théorème spectral et ses trois corollaires
4 Surjectivité de l’exponentielle matricielle
4 Lemme de Kronecker (la preuve à toto !) et lemme de Serre
4 Endormorphismes de rang 2
4 Nombre de matrice sur un corps finis de polynôme caractéristique donné
4 Réduction par bloc d'une isométrie
3 Réduction des endomorphismes normaux
3 Algorithme de Gauss ( ≈ pivot de Gauss symétrique )
3 Théorème de Gauss (polygones constructibles)
3 Surjectivité de l'exponentielle matricielle
3 Critère de nilpotence par la trace [doublon]
2 Dimension du commutant
2 Théorème de Perron Frobenius pour les matrices à coefficients strictement positifs
2 Décomposition polaire
2 Dénombrement des automorphismes diagonalisables de Fq
1 Reduction des endomorphismes nilpotents
1 Dunford pour le calcul de rayon spectral
1 Dérivation de l'algèbre des matrices carré
1 Dénombrer les endo nilpotents sur un corps fini
1 Endomorphismes normaux
1 Paradoxe de Penney
1 Algorithme de Faddeev

Plans

Rajouter une version
Utilisateur : Julos
La plupart des mes plans sont inspirés de Ewna, Agentb0, Jouaucon, Abarrier et Marvin. Merci à eux. Attention aux coquilles ! Mes plans sont, en général, scannés juste après que j'ai finis de rédiger, bien sur quand je les ai relu j'ai trouvé des erreurs. Les références sont à la fin des plans. Je suis passé en oral blanc sur cette leçon. Il faut parler des endomorphisme cyclique, ca fait une bonne transition pour en venir à Cayley Hamilton. J'ai enlevé le lemme des noyaux (idée de la démo est similaire à Dunford). Mon autre développement serait alors le dénombrement des automorphismes diagonalisables dans Fq, c'est pas foufou, je le justifiait par le fait que l'ensemble de ces endomorphismes est l'ensemble des endomorphismes qui à la puissance q-1 vaut l'identité et on utilise des propriétés sur polynômes minimaux et annulateur. Pour faire cette leçon le Mansuy est top (comme pour toutes les leçons de réductions d'ailleurs)
Références :
Utilisateur : Matoumatheux
Plan préparé en binôme pendant mon année de préparation à l'agreg. Plan plutôt complet, il manque de l'exponentielle de matrices je pense (si j'étais tombé sur cette leçon à l'oral, j'aurais choisi de mettre l'image de l'exponentielle sur R et C en développement).
Références :
Mathématiques pour l'agrégation: Algèbre et géométrie
Analyse matricielle
Algèbre
Algèbre linéaire
Algèbre linéaire réduction des endomorphismes
Introduction à l'analyse numérique matricielle et à l'optimisation
Utilisateur : Tintin
Je suis resté sur des choses relativement basiques pour cette leçon en donnant des résultats de deuxième année (polynôme caractéristique/minimal et réduction d'endomorphismes) et des applications comme le calcul d'inverse, de puissance ou d'exponentielle d'une matrice. Attention à la décomposition de Dunford car c'est un développement très (vraiment trop !!) vu donc il vaut mieux trouver autre chose pour se démarquer un peu (d'autant plus que le jury vous attends au tournant à la moindre erreur et sera plus vite lassé étant donné qu'il l'a déjà vu 10 fois avant). De plus, le lemme des noyaux peut se démontrer de plusieurs manières en fonction du résultat (juste la décomposition en somme directe ou en plus des résultats sur les projecteurs) et cela peut donc également poser problème... N'hésitez pas à me contacter si vous constatez ce qui semble être une erreur (typographie, mathématique, etc).
Références :
Tout-en-un MP/MP*
Algèbre : le grand combat: Cours et exercices
Mathématiques pour l'agrégation: Algèbre et géométrie
Algèbre et probabilités
Carnet de voyage en Algébrie
Utilisateur : TC&WM
Retrouvez tous nos plans de leçons ainsi que les fichiers latex associés à nos leçons sur notre site : https://sites.google.com/view/tribalchiefandwiseman/home?authuser=0 Bonne preparation à vous !
Références :
Utilisateur : Mathis Lemay
Je suis resté sur des choses relativement basiques pour cette leçon. Dans la sous-partie \"endomorphismes remarquables diagonalisables\", on peut ajouter les normaux et les symétriques si on a la place, on peut aussi remplacer les orthogonaux par les symétriques... J'ai eu tendance à prendre trop de livres pour la réduction, il vaut mieux en choisir un ou deux une bonne fois pour toutes (genre Mansuy et Grifone) Pour le développement sur la décomposition de Dunford, attention à la version que vous choisissez ! Si c'est l'une des deux qui sont dans le Gourdon, il faut prendre la deuxième (qui est celle qui figure dans cette leçon). En effet, une prof nous avait assuré que le jury n'aimait pas la première version. On peut aussi démontrer le lemme des noyaux pour aller vers les projecteurs spectraux (et recaser ainsi mieux dans PGCD-PPCM)
Références :
Algèbre et probabilités
Mathématiques pour l'agrégation: Algèbre et géométrie
Algèbre linéaire
Algèbre : le grand combat: Cours et exercices
Algèbre linéaire réduction des endomorphismes
Voici un plan possible pour la leçon 150. Mes plans sont très souvent inspirés de Ewna et Abarrier (merci à eux deux !)
Références :
Algèbre
Un max de maths
Algèbre : le grand combat: Cours et exercices
Algèbre linéaire réduction des endomorphismes
Oraux X-ENS Algèbre 2
Mathématiques pour l'agrégation: Algèbre et géométrie
Utilisateur : Hugo
Leçon qui va assez vite à préparer dans le mesure où la plupart des parties qui la composent se retrouvent dans d'autres leçons. À préparer assez tôt dans l'année car contient beaucoup de résultats classiques. Les références sont indiquées à la fin du plan. N'hésitez pas à me contacter pour me signaler toute erreur ou imprécision.
Références :
Utilisateur : ma_tilde
Je suis restée dans les notions classiques car je n'ai pas le niveau d'explorer des horizons trop compliqués, j'espère que ça vous aidera à avoir une idée de ce qui peut être fait. Mes plans ne sont pas vérifiées donc il faut garder un regard critique sur ces derniers. En les révisant j'ai trouvé beaucoup de coquilles et fautes de frappes, j'ai essayé d'en corriger un maximum mais il est évident qu'il en reste encore, désolée pour cela. Les remarques en rose ne font pas partie du plan, c'était des remarques pour quand je les réviserai. Bon courage pour votre préparation !
Références :
Algèbre
Algèbre : le grand combat: Cours et exercices
Mathématiques pour l'agrégation: Algèbre et géométrie
Mathématiques Tout-en-un pour la Licence 2
Utilisateur : Brunel
Mes métaplans ne sont pas vérifiés par une personne compétente, attention donc à la pertinence de ceux-ci.
Références :
Elements d'analyse réelle
Algèbre linéaire réduction des endomorphismes
Références :
Algèbre linéaire réduction des endomorphismes
Objectif Agrégation
Utilisateur : Demesmay
Possibilité d'avoir ma version complète manuscrite en me contactant par mail.
Références :
Utilisateur : RMaurice
Voici mes plans de leçons que j'ai réalisé en format complet. Si cela peut aider des gens, avec plaisir ! Tout mes plans de leçons sont inspirés majoritairement de Jouaucon, Marvin et abarrier ( Merci à eux ! ). Les références sont à la fin. Attention aux éventuels coquilles.
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Utilisateur : EWna
Références :
Algèbre linéaire
Algèbre linéaire réduction des endomorphismes
Mathématiques pour l'agrégation: Algèbre et géométrie
Algèbre et probabilités
Utilisateur : Pandou
Dans mon plan du jour-J, j'ai ajouté une dernière partie contenant : résolution de systèmes linéaires (diagonaliser pour simplifier), théorème spectral, éléments de topologie.
Références :
Objectif Agrégation
Algèbre linéaire
Algèbre
Algèbre linéaire
Utilisateur : Jouaucon
Plan très fortement inspiré du plan de M. Cacitti-Holland: http://perso.eleves.ens-rennes.fr/~dcaci409/Agregation.html#lecons Références en fin de plan avec les notations: [Rom] Mathématiques pour l'agrégation: Algèbre et géométrie : Jean Etienne Rombaldi [GouAl] Algèbre : Gourdon [Man] Algèbre linéaire réduction des endomorphismes : R. Mansuy [Isen] L'oral à l'agrégation de mathématiques - Une sélection de développements : Isenmann [Zad] Un max de maths : Zavidovique
Références :
Mathématiques pour l'agrégation: Algèbre et géométrie
Algèbre
Algèbre linéaire réduction des endomorphismes
L'oral à l'agrégation de mathématiques - Une sélection de développements
Un max de maths
Utilisateur : Maurer
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Utilisateur : ZAOUI
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Algèbre linéaire réduction des endomorphismes
Mathématiques pour l'agrégation: Algèbre et géométrie
Utilisateur : Marvin
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Objectif Agrégation
Oraux X-ENS Algèbre 2
Algèbre
Mathématiques pour l'agrégation: Algèbre et géométrie
Utilisateur : F.A.
Toutes les références sont à la fin du plan. Mes excuses pour l'écriture, et attention aux coquilles...
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Utilisateur : abarrier
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Utilisateur : Owen
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Algèbre
Objectif Agrégation
Oraux X-ENS Algèbre 2
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Utilisateur : nitro
Il reste quelques ajustements à la fin et aussi me décider sur les développements à retenir..
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Utilisateur : Inèss
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Utilisateur : Alexis
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Algèbre linéaire réduction des endomorphismes
Algèbre
Un max de maths
Histoires hédonistes de groupes et géométries, Tome 1
Utilisateur : Agnielli
Ebauche numérique de plan.
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Algèbre
Histoires hédonistes de groupes et géométries, Tome 1
Utilisateur : Victor
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Retours

Utilisateur : Maé Miachon Lemeulle | Année : 2022
Leçon choisie : 1505
Autre leçon : Polynômes irréductibles à une indéterminée. Corps de rupture. Exemples et applications.2025
Développement choisi par le jury : Surjectivité de l'exponentielle matricielle
Autre développement proposé : Pas de réponse fournie.
Résumé de l'échange avec le jury (questions/réponses/remarques) :
Questions sur le dév : -Comment justifiez-vous que exp(N+M) = expNexpM si N et M commutent ? (argument à l'oral avec le binôme de Newton et le produit de Cauchy) -Vous avez dit qu'on peut aisément vérifier que l'exponentielle est de classe C^1, comment ? (j'ai justifié qu'elle était différentiable en 0 de différentielle l'identité, mais ensuite je me suis embrouillé pour montrer le caractère C^1 alors qu'il suffisait de dire qu'elle était C^infini comme somme d'une série entière) -Vous dites dans votre plan que l'exponentielle sur M_n(R) n'est pas surjective sur GL_n(R), avez-vous un contre-exemple ? (je mets du temps à en retrouver, ils m'aident en me faisant redire que dét expA = e^trA ; et donc que les matrices inversibles de déterminant négatif ne sont pas atteintes (quel type de raisonnement utilisez vous ? -raisonnement par l'absurde); ils me demandent un exemple concret de taille n, je donne une matrice diagonale avec que des 1 et un -1, je dis que c'est la matrice d'une réflexion orthogonale, on me demande à quelle condition elle est orthogonale, je bégaye (c'est si la base est orthonormée)) Ensuite j'ai un exo sur les matrices semi-simples (qui sont dans mon plan), où je dois dire à quelle condition la matrice 2x2 (a -b ; b a) est semi-simple ; c'est tout le temps le cas (car le polynôme caractéristique est irréductible dès que b est non nul, et c'est une homothétie si b=0). On passe ensuite au cas général de taille n, je dois montrer qu'une matrice est semi-simple ssi elle est semblale à une matrice diagonale par blocs formée de blocs de taille 1 et de taille 2 de la forme précédente. Il fallait se souvenir que le polynôme minimal d'une telle matrice est le PPCM des polynômes minimaux des blocs, ce que j'ai mis un certain temps à faire. Deuxième exo : calculer la puissance d'une matrice 2x2. J'ai utilisé une technique décrite dans le plan (qui vient du Mansuy premier chapitre) qui donne directement A^m = (coeff)A + (coeff)I , on m'a fait faire le détail des calculs (ce qui prend du temps avec les petites erreurs dues au stress).
Quelle a été l'attitude du jury (muet/aide/cassant) ?
Plutôt bienveillant.
L'oral s'est-il passé comme vous l'imaginiez ou avez-vous été surpris par certains points ? Cette question concerne aussi la préparation.
Note obtenue : Pas de réponse fournie.
Références:
Utilisateur : Chan-lang | Année : 2018
Leçon choisie : 1505
Autre leçon : Nombres premiers. Applications.2025
Développement choisi par le jury : Endomorphismes semi-simples
Autre développement proposé : Pas de réponse fournie.
Résumé de l'échange avec le jury (questions/réponses/remarques) :
(Autre dvlpt: Résolution d'une équa diff ordinaire/ suite récurrente sachant factoriser le polynôme caractéristique. Exemple tiré du livre MP, Dunod j'intègre, Warusfel, Ramis, Ruaud, Moulin...) L'échange a commencé par des éclaircissements sur le dvlpt lui même. Bien justifier que la décomposition donné par le lemme des noyau est valable pour un sous-espace stable car les projecteurs sont donnés par des polynômes en l'endomorphisme. Ensuite, ils m'ont interrogé sur la - dimension de k[u], donner un majorant; - polynôme minimal d'un projecteur p, reconnaître que c'est semi-simple, sous-espaces stables de p - décomposition de Dunford d'un matrice 2 x 2, le même que \"PAYEUR\" ou bien avec un 2 à la place du 0. Diagonalisable puisqu'elle admet 2 valeurs propres, partie nilpotente nulle donc c'est directement sa décomposition de Dunford. - indice de nilpotence maximal pour un endomorphisme nilpotent, considérer un élément x dans E\ker(u^(r-1)) et la famille libre (x, u(x), u²(x)...). Appliquer u à différente puissance. - G sous groupe de GL_n(C), tq tout élément soit de carré l'identité. G Abélien, c'est donc un groupe de matrices qui diagonalise dans une même base, avec valeurs propres \pm 1. Considérer un isomorphisme de groupe Gl_n =Gl_m et conclure que m=n.
Quelle a été l'attitude du jury (muet/aide/cassant) ?
Le jury m'a aidé quand j'en avais besoin et laissé réfléchir lorsque je le décidais. Il est rester assez neutre mais plutôt bienveillant.
L'oral s'est-il passé comme vous l'imaginiez ou avez-vous été surpris par certains points ? Cette question concerne aussi la préparation.
C'était un peu plus cool que ce que j'imaginais, le jury n'a pas pinaillé sur des détails de mon plan ni posé de question piège. Les oraux blancs organisé dans ma préparation m'ont donné une idée fidèle du déroulement le jour j. En revanche dans les dernières minutes de la préparation, je trouve que les messages des surveillants (pensez à prendre votre fiche ou ranger les livres dans le bac ou aller aux toilettes ou que sais-je) sont franchement gênant, ce sont des moments important de révision des développement. On doit rendre nos brouillons (où on est sensé écrire nos dvlpt). Je ne sais pas si cela compte pour l'évaluation.
Note obtenue : 13.25
Références:
Utilisateur : PAYEUR | Année : 2018
Leçon choisie : 1505
Autre leçon : Conjugaison dans un groupe. Exemples de sous-groupes distingués et de groupes quotients. Applications.2025
Développement choisi par le jury : Décomposition de Dunford (version algorithmique) #effectif #méthodeEuler
Autre développement proposé : Pas de réponse fournie.
Résumé de l'échange avec le jury (questions/réponses/remarques) :
D'abord des questions pour éclaircir des points du développement Questions : 1. Dimension de K[u] (degré du polynome minimal) et preuve (j'ai déterminé K [u]~K [X]/($\pi_u$)}, mais plus simplement à l'aide du polynôme minimal, les puissances supérieures au degré du polynôme minimal s'écrivent avec un degré plus petit) 2. Donner la décomposition de Dunford de $\begin{pmatrix}1&2\\0&3\end{pmatrix}$ 3. Preuve de la propriété : en dimension finie il existe toujours un polynôme annulateur (avec l'aide du jury) 4. Question sur la division euclidienne de deux polynômes (j'ai écrit A=BQ+R mais ils attendaient le nom?? L'écriture de la division avec les conditions sur le degré du reste a semblé satisfaire le jury) 5. Exemples de polynôme annulateur (avant de repondre ils ont conseillé de prendre des exemples issues de la géométrie). J'ai donné la symétrie axiale dans l'espace en donnant la matrice diagonale dans une base adaptée (ils ont demandé pourquoi u est diagonalisable évident avec la matrice donnée) 6. Connaissez vous ce qu'est un projecteur ? Oui! pop=p donc $x^2-x$ est annulateur 7. Exercice : G sous groupe fini de $GL_2(\mathbb{C})$. Que peut on dire de G? (Astuce : les valeurs propres sont les racines de l'unité)
Quelle a été l'attitude du jury (muet/aide/cassant) ?
Bienveillant, le jury a donné plusieurs indications pour répondre aux questions qui m'ont posé problème.
L'oral s'est-il passé comme vous l'imaginiez ou avez-vous été surpris par certains points ? Cette question concerne aussi la préparation.
Déroulement de la préparation Le temps de préparation commence à l'ouverture des sujets dans la \"salle de tirage\". Il faut écrire les intitulés des sujets sur une feuille A5 Il faut ensuite se déplacer jusqu'à la salle de préparation avec ses affaires personnelles dans une caisse en plastique. Les plans sont ramassés 10 minutes avant la fin des 3h pour les photocopies.
Note obtenue : Pas de réponse fournie.
Références:
Utilisateur : Favier | Année : 2017
Leçon choisie : 1505
Autre leçon : Corps finis. Applications.2025
Développement choisi par le jury : Topologie des classes de similitude
Autre développement proposé : Pas de réponse fournie.
Résumé de l'échange avec le jury (questions/réponses/remarques) :
Fluide. Des questions très basiques au début et un exercice plus difficile à la fin (j'ai eu besoin d'un peu d'aide pour l'exercice).
Quelle a été l'attitude du jury (muet/aide/cassant) ?
Gentil, aidant. Cependant, ils ont fait deux fautes en essayant de me poser des questions, cela m'a un peu destabilisé.
L'oral s'est-il passé comme vous l'imaginiez ou avez-vous été surpris par certains points ? Cette question concerne aussi la préparation.
Note obtenue : Pas de réponse fournie.
Références:
Utilisateur : Jean | Année : 2017
Leçon choisie : 1505
Autre leçon : Groupe des permutations d’un ensemble fini. Applications.2025
Développement choisi par le jury : Décomposition de Dunford (version non algorithmique)
Autre développement proposé : Pas de réponse fournie.
Résumé de l'échange avec le jury (questions/réponses/remarques) :
-Retour rapide sur le développement pour quelques question de notation (l'un des profs n'aimait pas ma façon d'introduire les endomorphismes d et n), ils ont voulus savoir si j'utilisais bien la décomposition de Dunford pour montrer la surjectivité de l'exponentielle. -Des questions sur le plan, j'avais oublié de finir ma définition de valeur spectral et ils m'ont fais remarqués qu'en dimension finie (ie dans le cadre de la leçon) valeur spectral et valeur propre c'est la même chose (j'aurais pas du en parler quoi). Ils m'ont demandés comment je justifiais l'existence de l'exponentiel d'un endomorphisme (j'ai un peu galéré). Ils m'ont demandés de démontrer quelques propositions du plan (avec plus ou moins de réussite), et ils sont revenus sur quelques critères de diagonalisation aussi je crois. Pour finir j'ai eu un exo où il fallait trouver la décomposition de Dunford d'une matrice et en déduire que l'application qui associe à une matrice de Mn(C) sa partie nilpotente était non continue.
Quelle a été l'attitude du jury (muet/aide/cassant) ?
Le Jury était plutôt souriant, jamais cassant et a aidé beaucoup. Globalement l'oral était plutôt 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.
On avait plus de 3h entre le tirage du sujet et la fin de la composition (3h05 à 3h10), sinon pour ce premier jour les surveillant ont un peu galérés pour la mise en place.
Note obtenue : 10.0
Références: