<!--
.. title: L'injection de Frobenius
.. slug: linjection-de-frobenius
.. date: 2021-12-27 21:01:38 UTC+01:00
.. tags: injection, frobenius
.. category: 
.. link: 
.. description: 
.. type: text
.. has_math: true
-->

Soit  $m>0$ un entier et soit $A$ un élément de $M(n,\mathbb{K})$. On pose $E=\mathbb{K}^m$.


On démarre avec l'observation suivante, où $x$ désigne un élément quelconque de $E$ :
$$x\in \mathrm{Ker}(A^{k+1})\iff A^{k+1}x=0_E\iff A^k\cdot Ax=0_E \iff Ax \in \mathrm{Ker}(A^k),$$
ce qui permet de considérer l'application linéaire :
$$\mathrm{Ker}(A^{k+1})\xrightarrow[]{A}\mathrm{Ker}(A^k).$$

Considérons la composée $\varphi=p\circ A$, où $p$ est la projection canonique de passage au quotient :
$$\mathrm{Ker}(A^{k+1})\xrightarrow[]{A}\mathrm{Ker}(A^k)\xrightarrow[]{p}\mathrm{Ker}(A^k)/\mathrm{Ker}(A^{k-1}).$$
Soit $x$ un élément de $E$.
$$\begin{array}{ccl}
x\in\mathrm{Ker}(\varphi)&\iff&  Ax \in \mathrm{Ker}(A^{k-1})\\\
&\iff& x\in \mathrm{Ker}(A^k)\\\
\end{array}$$

Donc $\mathrm{Ker}(\varphi)=\mathrm{Ker}(A^k)$. Cela montre que $\varphi$ se factorise en une application *injective* $\tilde{\varphi}$ par passage au quotient.
$$\mathrm{Ker}(A^{k+1})/\mathrm{Ker}(A^{k})\xrightarrow[]{\tilde{\varphi}}\mathrm{Ker}(A^k)/\mathrm{Ker}(A^{k-1}).$$
En passant aux dimensions :
$$\dim \mathrm{Ker}(A^{k+1})-\dim \mathrm{Ker}(A^{k})\leqslant \dim \mathrm{Ker}(A^{k})-\dim \mathrm{Ker}(A^{k-1}).$$

Cette inégalité permet d'analyser en détail la <a href="../la-suite-des-noyaux-iteres">suite des noyaux itérés</a>.



