Ivan Shishkin, Rye (1878)

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Réduction sur L(Mn(C))\mathcal{L}(M_n(\mathbb{C}))

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Solution

Solution by Anduril · FR

On note JJ la matrice formée de 1.

On a f(A)=A(JIn)f(A)=A\cdot (J-I_n)
Donc, pour tout polynome P(X)C[X]P(X)\in\mathbb{C}[X] : P(f)(A)=AP(JI)P(f)(A)=A\cdot P(J-I) ()(*)

Or, JJ est diagonalisable, donc JIJ-I aussi.
Ainsi, JIJ-I admet au moins un polynôme annulateur scindé à racines simples noté PP.

Une preuve de diagonalisabilité de JJ repose sur la relation J2=nJJ^{2}=nJ, ce qui donne directement le polynôme annulateur scindé simple X2nXX^2-nX donc P=(X+1)2n(X+1)P=(X+1)^2-n(X+1) convient.

Dès lors, P(f)=0P(f)=0 d’après ()(*).
Or PP est un polynôme scindé à racines simples donc ff est diagonalisable.

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