Exercice sous-espace vectoriel

Réponses à toutes vos questions après le Bac (Fac, Prépa, etc.)
chalelu
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Exercice sous-espace vectoriel

par chalelu » 19 Déc 2017, 18:46

Bonsoir tout le monde,

J'ai un exercice concernant les espaces vectoriels et les sous-espaces vectoriels, et je ne sais pas si ma démarche est juste.

Voici la question :
L'ensemble est :
— Un sous-espace vectoriel de
— Un sous-espace vectoriel de
— Ni l'un ni l'autre

Voici mon raisonnement :
— On vérifie par le vecteur nul : 0+5*0-0=0 donc (0,0,0)

— On montre que F est table par combinaison linéaire (j'ai écris que les grandes lignes) :
Soit , X1 : et X2 :

X1+X2 =

=
= (car X1 ) + 0 (car X2 )

On en déduite que X1 + X2 et ainsi, F est stable par CL => F est donc un sous-espace vectoriel de .

Cependant pour comment déterminer la dimension d'un sous-espace vectoriel ? Est-ce que cela dépend de l'ensemble donné au début, ou cela dépend des inconnues ? (J'avoue que pour moi cette notion est encore un peu flou).

Merci par avance pour votre aide et je vous souhaite par avance de joyeuses fêtes de fin d'année :mrgreen:



infernaleur
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Re: Exercice sous-espace vectoriel

par infernaleur » 19 Déc 2017, 23:04

Salut, quand tu as une équation comme sa, une méthode rapide pour montrer que F est un espace vectoriel, et de montrer que ton F s'écrit avec un "vect".

Soit .


Donc on a montré que
Bref tu en déduis que (où on a posé et donc tu en déduis sa dimension.

Mais sinon je pense que en cours tu as du entendre parler d'hyperplan ? Si oui, tu devrais savoir que la dimension d'un hyperplan d'un espace vectoriel de dimension n est n-1, ce qui permet de trouver directement la dimension (si tu sais reconnaitre l'équation d'un hyperplan).

chalelu
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Re: Exercice sous-espace vectoriel

par chalelu » 20 Déc 2017, 11:14

infernaleur a écrit:Salut, quand tu as une équation comme sa, une méthode rapide pour montrer que F est un espace vectoriel, et de montrer que ton F s'écrit avec un "vect".

Soit .


Donc on a montré que
Bref tu en déduis que (où on a posé et donc tu en déduis sa dimension.

Mais sinon je pense que en cours tu as du entendre parler d'hyperplan ? Si oui, tu devrais savoir que la dimension d'un hyperplan d'un espace vectoriel de dimension n est n-1, ce qui permet de trouver directement la dimension (si tu sais reconnaitre l'équation d'un hyperplan).


Bonjour merci pour vos remarques.

J'ai compris votre raisonnement, par contre je ne vois pas comment on peut en déduire la dimension.

On peut la déduire en fonction "des coordonnées" ( et ) ? Dans ce cas comme il y a trois coordonnées, le sous-espace vectoriel est de dimension 3 ?

Et non, je n'ai pas vu la notion d'hyperplan
Merci par avance pour votre aide

infernaleur
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Re: Exercice sous-espace vectoriel

par infernaleur » 20 Déc 2017, 18:12

chalelu a écrit:On peut la déduire en fonction "des coordonnées" ( et ) ? Dans ce cas comme il y a trois coordonnées, le sous-espace vectoriel est de dimension 3 ?


Attention, par exemple si je prend l'espace vectoriel (c'est-à-dire l'espace vectoriel constitué du vecteur nul de ), on a (où il y a n zéros) pourtant dim E=1 et on a pas dim E=n.

Pour moi la dimension d'un espace vectoriel c'est le nombre d'éléments que contient UNE base de cette espace vectoriel (attention il n'y a pas unicité de la base !). Voila quelques bases élémentaires que tu dois connaître :

*** Par exemple tu as vu qu'une base de est la base canonique
où on pose .
Cette base est constitué de n vecteurs donc est de dimension n.

*** Pareil pour la base canonique des polynômes par exemple, tu as du voir que est une base de . Comme il y a n+1 éléments (et non n) dans cette base, alors la dimension de est n+1.

*** Ou encore une base des matrices taille p*q est constitué des matrices élémentaires où il y a un 1 dans la ligne i et la colonne j et des 0 partout ailleurs. Tu as vecteurs dans la base formé des matrices élémentaires ( comme ton i varie de 1 à p tu as p possibilités et pour j tu as q possibilités). Donc tu en déduis que la dimension des matrices de taille p*q est .

Bref dans ton cas F est engendré par deux vecteurs (que j'ai décidé d'appeler et , c'était pas forcément la meilleur notation car on peut confondre avec la notation de la base canonique de
Tu peux facilement montrer que la famille est libre sa sera donc une base.
Donc une base de F est constitué de deux vecteurs, on a donc


[merci de me corriger si j'ai dis des conneries]

infernaleur
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Re: Exercice sous-espace vectoriel

par infernaleur » 20 Déc 2017, 18:29

chalelu a écrit:Et non, je n'ai pas vu la notion d'hyperplan

Dommage, car ici tu reconnais l'équation d'un hyperplan de , tu en déduis directement et sans calcul que F est un sous espace vectoriel de de dimension : (c'est rassurant on trouve la même chose par le calcul ^^).

pascal16
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Re: Exercice sous-espace vectoriel

par pascal16 » 21 Déc 2017, 18:31

J'aurais bien aimé avoir les réponses pour la suite, dites-moi si je mon trompe.

Vue géométrique :
On reconnait l'équation d'un plan qui passe par l'origine.
Le plan est de dimension 2 et comme il passe par l'origine, c'est un plan vectoriel de dimension 2.

vue vectoriel :
il est engendré par 2 vecteurs non liés, sa dimension est 2.
C'est donc un ssev de R3

Est-ce un ssev de R2.
dit comme ça, ça n'a pas de sens
si R2 est R3 sans son 3ieme vecteur , non.
Le plan muni d'une base (les deux vecteurs cités par ex) est isomorphe à R2.
si de plus on veut que les éléments géométriques et vectoriels coïncident, une BON permet d'avoir une égalité entre R2 et le plan muni de ce repère

Pseuda
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Re: Exercice sous-espace vectoriel

par Pseuda » 21 Déc 2017, 18:39

Bonsoir pascal16,

Oui pour tout. Ce plan vectoriel n'est pas un sous-ensemble de R^2, donc il n'a aucune chance d'en être un ss-ev. Il est isomorphe à R^2 (tous les ev de même dimension finie n sont isomorphes entre eux, et en particulier à R^n).

Les ss-espaces vectoriel et géométrique (affine) coïncident dès que le ss-espace géométrique passe par l'origine.
Modifié en dernier par Pseuda le 21 Déc 2017, 18:42, modifié 1 fois.

pascal16
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Re: Exercice sous-espace vectoriel

par pascal16 » 21 Déc 2017, 18:40

merci bcp

 

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