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Espaces Vectoriels

Comment démontrer que FF est un sous-espace vectoriel de EE - Exercice 4

20 min
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Soit RN\mathbb{R}^\mathbb{N} l'espace vectoriel des suites réelles.
Soit l'ensemble EE suivant :
E={(un)nNRNnN,un+2=3un+1+2un}E = \left\lbrace \, \left( u_n \right)_{n \in \mathbb{N}} \in \mathbb{R}^\mathbb{N} \,\, | \,\, \forall n \in \mathbb{N}, \,\, u_{n+2} = 3u_{n+1} + 2 u_n \, \right\rbrace
Question 1

Démontrer que EE est un sous espace vectoriel de RN\mathbb{R}^\mathbb{N}.

Correction
Premierpoint{\color{red}{\bf{\clubsuit \,\, Premier \,\, point}}}
Il est évident que chaque élément de EE est une suite qui appartient à RN\mathbb{R}^\mathbb{N}. Donc EE est inclus dans RN\mathbb{R}^\mathbb{N}.
Deuxieˋmepoint{\color{red}{\bf{\clubsuit \clubsuit \,\, Deuxième \,\, point}}}
La suite nulle (0)nN\left( 0 \right)_{n \in \mathbb{N}} appartient à l'ensemble EE. En effet :
nN,0=3×0+2×0(0)nNE\forall n \in \mathbb{N}, \,\, 0 = 3 \times 0 + 2\times 0 \,\,\, \Longrightarrow \,\,\, \left( 0 \right)_{n \in \mathbb{N}} \in E
Troisieˋmepoint{\color{red}{\bf{\clubsuit \clubsuit \clubsuit \,\, Troisième \,\, point}}}
Il nous faut maintenant vérifier la stabilité de la combinaison linéaire dans EE.
Donc, considérons le nombre réel λ\lambda. Soient (un)nN\left( u_n \right)_{n \in \mathbb{N}} et (vn)nN\left( v_n \right)_{n \in \mathbb{N}} deux suite de l'ensemble EE.
On a alors :
(un)nN+λ(vn)nNun+2+λvn+2=3un+1+2un+λ(3vn+1+2vn)\left( u_n \right)_{n \in \mathbb{N}} + \lambda \left( v_n \right)_{n \in \mathbb{N}} \,\,\, \Longrightarrow \,\,\, u_{n+2} + \lambda v_{n+2} = 3u_{n+1} + 2 u_n + \lambda \left( 3v_{n+1} + 2 v_n \right)
Soit :
(un)nN+λ(vn)nNun+2+λvn+2=3(un+1+λvn+1)+2(un+λvn)\left( u_n \right)_{n \in \mathbb{N}} + \lambda \left( v_n \right)_{n \in \mathbb{N}} \,\,\, \Longrightarrow \,\,\, u_{n+2} + \lambda v_{n+2} = 3(u_{n+1} + \lambda v_{n+1} ) + 2 (u_n + \lambda v_n )
Ainsi :
(un)nN+λ(vn)nNE\left( u_n \right)_{n \in \mathbb{N}} + \lambda \left( v_n \right)_{n \in \mathbb{N}} \in E
La stabilité par la combinaison linéaire au sein de EE est démontrée.
Conclusion{\color{blue}{\bf{\bullet \,\, Conclusion}}}
L'ensemble EE est bien un sous-espace vectoriel de RN\mathbb{R}^\mathbb{N}.