TD — Algèbre linéaire et calcul matriciel

Chapitre 07

Auteur·rice

Saîd MAHARI

Date de publication

29 août 2026

ECS1 (1re année) — TD du Chapitre 07. Espaces vectoriels, applications linéaires, théorème du rang, matrices, systèmes linéaires.

Exercice 1

Montrer que F = \{(x,y,z) \in \mathbb{R}^3 \mid x + 2y - z = 0\} est un sous-espace vectoriel de \mathbb{R}^3.

Exercice 2

Soit f : \mathbb{R}^2 \to \mathbb{R}^2 définie par f(x,y) = (x+y, x-y).

  1. Montrer que f est linéaire.
  2. Déterminer \ker f et \mathrm{Im}(f).
  3. f est-elle un isomorphisme ?

Exercice 3

Résoudre par la méthode du pivot de Gauss :

  1. \begin{cases} 2x + y = 5 \\ x - y = 1 \end{cases}

  2. \begin{cases} x + y + z = 6 \\ 2x - y + z = 3 \\ x + 2y - z = 2 \end{cases}

Exercice 4

Soit A = \begin{pmatrix} 2 & 1 \\ 5 & 3 \end{pmatrix}.

  1. Calculer \det(A).
  2. Montrer que A est inversible.
  3. Calculer A^{-1}.

Exercice 5

Résoudre le système matriciel : \begin{pmatrix} 2 & 1 \\ 5 & 3 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 \\ 4 \end{pmatrix}.

Exercice 6

Soit A = \begin{pmatrix} 1 & 1 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}.

  1. Calculer A^2 et A^3.
  2. Conjecturer une formule pour A^n.
  3. Démontrer cette formule par récurrence.

Exercice 7

Résoudre le système : \begin{cases} x + 2y + 3z = 1 \\ 2x + 4y + 6z = 2 \\ 3x + 6y + 9z = 3 \end{cases}

Exercice 8

Montrer que si A et B sont inversibles, alors AB est inversible et (AB)^{-1} = B^{-1}A^{-1}.

Exercice 9

Soit f : \mathbb{R}_2[X] \to \mathbb{R}^2 définie par f(P) = (P(0), P(1)).

  1. Montrer que f est linéaire.
  2. Déterminer \ker f et \mathrm{Im}(f).
  3. Vérifier le théorème du rang.

Exercice 10

Montrer que pour toutes matrices compatibles A et B : (AB)^T = B^T A^T.

Cours

Chapitre 07 : Algèbre linéaire et calcul matriciel