Flashcards : Matrices et espaces vectoriels (90 cartes)

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1Question

Qu’est-ce qu’un ensemble en mathématiques ?

Réponse

Une collection d’objets mathématiques réunis selon une propriété d’appartenance.

2Question

À quelle condition deux ensembles sont-ils égaux ?

Réponse

Chacun est inclus dans l’autre.

3Question

Qu’est-ce qui ne change pas l’ensemble décrit par ses éléments ?

Réponse

L’ordre des éléments et leurs répétitions.

4Question

Combien d’éléments possède l’ensemble des parties d’un ensemble fini à nn éléments ?

Réponse

2n2^n éléments.

5Question

Quels éléments appartiennent à l’intersection de AA et BB ?

Réponse

Les éléments communs à AA et BB.

6Question

Quels éléments appartiennent à l’union de AA et BB ?

Réponse

Les éléments appartenant à au moins l’un des deux ensembles.

7Question

Qu’associe une application de E dans F à chaque élément x de E ?

Réponse

Un unique élément f(x) de F.

8Question

Que contient l’image f(A) d’une partie A par une application f ?

Réponse

Les images des éléments de A.

9Question

Que contient l’image réciproque f⁻¹(B) d’une partie B par f ?

Réponse

Les éléments de E dont l’image appartient à B.

10Question

Quelle condition caractérise l’injectivité d’une application ?

Réponse

Deux éléments ayant la même image sont égaux.

11Question

Quelle condition caractérise la surjectivité d’une application ?

Réponse

Chaque élément du codomaine possède un antécédent.

12Question

Quand une application est-elle bijective ?

Réponse

Lorsqu’elle est à la fois injective et surjective.

13Question

Quelle propriété caractérise l’inverse g d’une application bijective f : E → F ?

Réponse

g ∘ f = IdE et f ∘ g = IdF.

14Question

Quand un ensemble est-il dénombrable selon la définition donnée ?

Réponse

Lorsqu’il existe une injection de cet ensemble dans N\mathbb{N}.

15Question

À quel ensemble un ensemble dénombrable infini est-il en bijection ?

Réponse

À N\mathbb{N}.

16Question

Quel mathématicien est associé à la non-dénombrabilité de R\mathbb{R} et des irrationnels ?

Réponse

Cantor.

17Question

Quel théorème affirme que des injections mutuelles impliquent l’équipotence ?

Réponse

Le théorème de Cantor-Bernstein.

18Question

Quel résultat Cantor établit-il pour EE et P(E)\mathcal{P}(E) ?

Réponse

Ils ne sont pas équipotents.

19Question

Comment se définit une relation binaire sur un ensemble E ?

Réponse

C’est une partie de E×EE\times E.

20Question

Quelles propriétés définissent une relation d’équivalence ?

Réponse

Elle est réflexive, symétrique et transitive.

21Question

Que forment les classes d’une relation d’équivalence sur E ?

Réponse

Une partition de E.

22Question

Quand deux entiers a et b sont-ils congrus modulo n ?

Réponse

Lorsque n divise a−ba-b.

23Question

Quelle condition rend la classe de a inversible dans Z/nZ\mathbb{Z}/n\mathbb{Z} ?

Réponse

pgcd⁡(a,n)=1\operatorname{pgcd}(a,n)=1.

24Question

Quelles propriétés définissent une relation d’ordre ?

Réponse

Elle est réflexive, antisymétrique et transitive.

25Question

Comment définit-on un vecteur de ℝⁿ ?

Réponse

Un n-uplet ordonné de réels dont les coordonnées sont ses composantes.

26Question

Comment calcule-t-on la somme de deux vecteurs de ℝⁿ ?

Réponse

En additionnant leurs composantes correspondantes.

27Question

Comment définit-on le produit scalaire réel de u et v ?

Réponse

u⋅v=∑i=1nuiviu\cdot v=\sum_{i=1}^{n}u_iv_i

28Question

À quelle condition deux vecteurs réels sont-ils orthogonaux ?

Réponse

Leur produit scalaire est nul.

29Question

Comment définit-on la norme euclidienne de u ?

Réponse

∥u∥=∑i=1nui2\|u\|=\sqrt{\sum_{i=1}^{n}u_i^2}

30Question

Quelle inégalité porte le nom de Cauchy-Schwarz ?

Réponse

∣u⋅v∣≤∥u∥∥v∥|u\cdot v|\leq\|u\|\|v\|

31Question

Comment définit-on le produit scalaire complexe de z et ω ?

Réponse

z⋅ω=z1‾ω1+⋯+zn‾ωnz\cdot\omega=\overline{z_1}\omega_1+\cdots+\overline{z_n}\omega_n

32Question

Comment définit-on la norme d’un vecteur complexe z ?

Réponse

∥z∥=∑i=1n∣zi∣2\|z\|=\sqrt{\sum_{i=1}^{n}|z_i|^2}

33Question

Comment définit-on une matrice à valeurs dans un corps K ?

Réponse

C’est une application d’un ensemble fini de couples d’indices vers K.

34Question

Quelle est la dimension d’une matrice ayant m lignes et n colonnes ?

Réponse

m×nm \times n.

35Question

Quelle condition de dimension permet d’additionner deux matrices ?

Réponse

Elles doivent avoir la même dimension.

36Question

Quand le produit de matrices AB est-il défini ?

Réponse

Lorsque le nombre de colonnes de A égale le nombre de lignes de B.

37Question

Quelles propriétés de distributivité vérifie la multiplication matricielle ?

Réponse

Elle est distributive à gauche et à droite.

38Question

Quand une matrice carrée A est-elle inversible ?

Réponse

Lorsqu’elle possède un inverse bilatère A⁻¹ tel qu'AA⁻¹ = A⁻¹A = Iₙ.

39Question

Quel est l’inverse du produit AB de matrices inversibles A et B ?

Réponse

B⁻¹A⁻¹.

40Question

Quelle propriété des solutions de Ax = b caractérise l’inversibilité de A ?

Réponse

Pour tout b, l’équation Ax = b possède une solution unique.

41Question

Comment appelle-t-on une matrice carrée non inversible ?

Réponse

Une matrice singulière.

42Question

Que peut-on dire des solutions de Ax = 0 si A est singulière ?

Réponse

L’équation possède plusieurs solutions.

43Question

Quand les vecteurs u₁, …, uᵣ sont-ils linéairement indépendants ?

Réponse

Lorsque la combinaison linéaire nulle impose que tous les coefficients soient nuls.

44Question

Comment obtient-on la transposée ATA^T d’une matrice AA ?

Réponse

En échangeant ses lignes et ses colonnes.

45Question

Quelle relation entre les coefficients définit la transposée ATA^T ?

Réponse

(AT)ij=Aji(A^T)_{ij}=A_{ji}

46Question

Quelle est la transposée du produit de matrices ABAB ?

Réponse

(AB)T=BTAT(AB)^T=B^T A^T

47Question

Quelle condition caractérise une matrice triangulaire supérieure ?

Réponse

aij=0a_{ij}=0 lorsque i>ji>j.

48Question

Quelle condition caractérise une matrice triangulaire inférieure ?

Réponse

aij=0a_{ij}=0 lorsque i<ji<j.

49Question

Quelle égalité définit une matrice carrée symétrique AA ?

Réponse

AT=AA^T=A

50Question

Que fait l’élimination de Gauss aux coefficients sous les pivots ?

Réponse

Elle les annule successivement.

51Question

Que résout-on après l’élimination de Gauss ?

Réponse

Le système triangulaire obtenu.

52Question

Que faut-il faire si le pivot nécessaire à l’élimination est nul ?

Réponse

Permuter des lignes pour obtenir un coefficient non nul.

53Question

Quelle factorisation obtient-on pour toute matrice carrée A avec une permutation P ?

Réponse

PA=LUPA=LU, avec L triangulaire inférieure et U triangulaire supérieure.

54Question

Quelles opérations munissent un espace vectoriel sur KK ?

Réponse

L’addition et la multiplication par les scalaires de KK.

55Question

Quels sont des exemples d’espaces vectoriels sur KK ?

Réponse

KnK^n, Mm×n(K)M_{m\times n}(K), K[X]K[X] et F(E,K)F(E,K).

56Question

Quelles conditions définissent un sous-espace vectoriel WW de VV ?

Réponse

WW est non vide et stable par addition et multiplication par les scalaires de KK.

57Question

Qu’est-ce qu’une combinaison linéaire de vecteurs ?

Réponse

Une somme de vecteurs multipliés par des coefficients appartenant à KK.

58Question

Comment caractériser le sous-espace engendré par un ensemble SS ?

Réponse

C’est le plus petit sous-espace vectoriel contenant SS.

59Question

Quels vecteurs constituent le sous-espace engendré par SS ?

Réponse

Toutes les combinaisons linéaires des éléments de SS.

60Question

Comment définit-on l’espace colonne C(A)C(A) ?

Réponse

C’est le sous-espace engendré par les colonnes de AA.

61Question

À quelle condition l’équation Ax=bAx=b est-elle résoluble ?

Réponse

Lorsque bb appartient à C(A)C(A).

62Question

Comment définit-on l’espace nul N(A)N(A) ?

Réponse

C’est l’ensemble des vecteurs xx tels que Ax=0Ax=0.

63Question

Qu’est-ce que le complémentaire de AA dans BB, lorsque A⊆BA\subseteq B ?

Réponse

Les éléments de BB qui n’appartiennent pas à AA.

64Question

Qu’est-ce que le produit cartésien A×BA\times B ?

Réponse

L’ensemble des couples (a,b)(a,b) où a∈Aa\in A et b∈Bb\in B.

65Question

Comment la composée g ∘ f agit-elle sur x lorsque f va de E dans F et g de F dans G ?

Réponse

Elle envoie x sur g(f(x)).

66Question

Quelle propriété relie deux ensembles équipotents ?

Réponse

Il existe une bijection entre eux.

67Question

En quelle année Cohen a-t-il démontré l’indépendance de l’hypothèse du continu ?

Réponse

En 1963.

68Question

Quel mathématicien a démontré l’indépendance de l’hypothèse du continu ?

Réponse

Cohen.

69Question

Que désigne l’ensemble quotient E/RE/R ?

Réponse

L’ensemble des classes d’équivalence de E pour R.

70Question

Quelle condition distingue un maximum de A d’un majorant de A ?

Réponse

Un maximum appartient à A.

71Question

Quelle solution vérifie le système 2x−y=52x-y=5 et 3x+2y=43x+2y=4 ?

Réponse

(x,y)=(2,−1).(x,y)=(2,-1).

72Question

Quelle combinaison linéaire de vecteurs donne (5,4)(5,4) dans l’exemple du système ?

Réponse

2(2,3)−(1)(−1,2)=(5,4).2(2,3)-(1)(-1,2)=(5,4).

73Question

Comment le cours représente-t-il une combinaison linéaire à l’aide de matrices ?

Réponse

En plaçant des vecteurs colonnes côte à côte.

74Question

Combien de scalaires comporte chaque ligne et chaque colonne d’une matrice de dimension m × n ?

Réponse

Chaque ligne en comporte n et chaque colonne en comporte m.

75Question

Quand une matrice de dimension m × n est-elle carrée ?

Réponse

Lorsque m = n ; sa dimension est alors n.

76Question

Comment la matrice identité InI_n agit-elle sur un vecteur xx ?

Réponse

Elle vérifie Inx=xI_nx=x.

77Question

Quelle propriété des colonnes caractérise l’inversibilité d’une matrice carrée ?

Réponse

Ses colonnes sont linéairement indépendantes.

78Question

À quelle propriété des lignes équivaut l’indépendance linéaire des colonnes ?

Réponse

À l’indépendance linéaire des lignes.

79Question

Quelle égalité définit une matrice carrée antisymétrique AA ?

Réponse

AT=−AA^T=-A

80Question

Comment définit-on une matrice de permutation ?

Réponse

C’est un produit de matrices échangeant deux lignes de la matrice identité.

81Question

Quel effet a une matrice d’élimination lorsqu’elle multiplie A à gauche ?

Réponse

Elle ne modifie qu’une ligne pour annuler un coefficient ciblé.

82Question

Comment obtient-on l’inverse d’une matrice d’élimination ?

Réponse

En changeant le signe de son coefficient hors diagonale utilisé pour l’élimination.

83Question

Quelle propriété possède toute matrice d’élimination ?

Réponse

Elle est inversible.

84Question

Comment est l’élément neutre additif dans un espace vectoriel ?

Réponse

Il est unique.

85Question

Comment est l’opposé additif de chaque vecteur dans un espace vectoriel ?

Réponse

Il est unique.

86Question

Quelles égalités vérifie la multiplication par zéro dans un espace vectoriel ?

Réponse

k0=0k0=0 et 0u=00u=0.

87Question

Que déduit-on de ku=0ku=0 dans un espace vectoriel ?

Réponse

k=0k=0 ou u=0u=0.

88Question

Que peut-on affirmer de l’intersection de sous-espaces vectoriels ?

Réponse

Elle est un sous-espace vectoriel.

89Question

Quand un espace vectoriel est-il de type fini ?

Réponse

Lorsqu’il peut être engendré par un nombre fini d’éléments.

90Question

Comment définit-on l’espace ligne R(A)R(A) ?

Réponse

C’est le sous-espace engendré par les lignes de AA.

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Teste tes connaissances avec un QCM de 53 questions sur Matrices et espaces vectoriels.

1. Concernant la définition d’un ensemble :

2. Deux ensembles sont égaux lorsque :

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