diff --git a/cours.md b/cours.md index 99b76fa9ee683eecd6133a68433918f0022d398d..60ff22d1e3280c6ee34b86f6dc7ca2748e3df7f9 100644 --- a/cours.md +++ b/cours.md @@ -1936,6 +1936,8 @@ vérifier la commutativité $$\begin{aligned} (a,b)\cdot(c,d)&=(a\cdot c-b\cdot d,a\cdot d+b\cdot c)\nonumber\\ &=(c\cdot a-d\cdot b,d\cdot a+c\cdot b)=(c,d)\cdot (a,b).\end{aligned}$$ +Exercice +.# + Vérifier l’associativité du produit sur notre ensemble ${\mathbb{R}}^2$. Regardons à présent ce qu’il se passe si on étudie les ensemble de @@ -2070,15 +2072,27 @@ parties réelle et imaginaires d’un nombre complexe à l’aide de la notation du complexe conjugué $${\mathrm{Re}}(z)=\frac{1}{2}(z+{\bar{z}}),\quad {\mathrm{Im}}(z)=\frac{1}{2i}(z-{\bar{z}}).$$ +--- + +Exercice +.# + Démontrer les trois relations précédentes. +--- + Rajoutons encore la relation entre $e^{i\theta}$ et les $\cos,\sin$. $$\begin{aligned} \cos(\theta)=\frac{e^{i\theta}+e^{-i\theta}}{2},\\ \sin(\theta)=\frac{e^{i\theta}-e^{-i\theta}}{2i}.\end{aligned}$$ +--- + +Exercice +.# + Démontrer ces deux relations. +--- + ### Espaces vectoriels Ici nous introduisons de façon très simplifiée les concepts d’espaces @@ -2087,6 +2101,8 @@ allons considérer un ensemble $V$, sous ensemble d’un espace plus grand $E$ (muni d’une addition et d’une multiplication). Dans notre cas $E$ sera ${\mathbb{R}}$ ou ${\mathbb{C}}$ principalement. +Définition +.# + On appelle espace vectoriel sur $E$, un ensemble $V$, dont les éléments appelés vecteur et notés $v$, sont sont munis des opérations opérations $+$ (l’addition) et $\cdot$ (la multiplication par un scalaire) ont les @@ -2116,6 +2132,9 @@ propriétés suivantes 3. La multiplication par un scalaire admet un élément neutre, noté $1$, pour la multiplication à gauche $$1 \cdot v=v.$$ + +Exemple (Espaces vectoriels) +.# + 1. L’espace nul, $v=0$. 2. L’ensemble $V=E$ lui-même. En particulier $V={\mathbb{R}}$ ou @@ -2188,6 +2207,10 @@ Cette écriture en fonction de vecteurs de base, permet de faire facilement les additions de vecteurs $$w=u+v=u_1\cdot e_1+u_2\cdot e_2+v_1\cdot e_1+v_2\cdot e_2=(u_1+v_1)\cdot e_1+(u_2+v_2)\cdot e_2.$$ +--- + +Illustration (Exemples de bases d'espaces vectoriels) +.# + 1. Pour l’espace des fonctions polynomiales $f(x)=\sum_{i=0}^Na_ix^i$ les fonction $e_i=x^i$ forment une base. @@ -2195,14 +2218,20 @@ $$w=u+v=u_1\cdot e_1+u_2\cdot e_2+v_1\cdot e_1+v_2\cdot e_2=(u_1+v_1)\cdot e_1+( $\sin$ et $\cos$ forment une base (voir plus de détails dans ce qui suit). +--- + Plus formellement nous allons introduire un certain nombre de concepts -mathémqtiques pour définir une base. Considérons toujours $V$ un espace +mathématiques pour définir une base. Considérons toujours $V$ un espace vectoriel sur $E$. +Définition (Famille libre) +.# + Soient $\{\alpha_i\}_{i=1}^n\in E$. On dit qu’un ensemble de vecteurs $\{v_i\}_{i=1}^n\in V$ est une famille libre si $$\sum_{i=1}^n \alpha_iv_i=0 \Rightarrow \alpha_i=0,\ \forall i.$$ +Exemple (Famille libre) +.# + 1. $\{e_1\}$ est une famille libre de ${\mathbb{R}}^2$. 2. $\{e_1,e_2\}$ est une famille libre de ${\mathbb{R}}^2$. @@ -2216,12 +2245,16 @@ $$\sum_{i=1}^n \alpha_iv_i=0 \Rightarrow \alpha_i=0,\ \forall i.$$ relie les deux. La relation est non-linéaire $\sin(x)=\sqrt{1-\cos^2(x)}$. +Définition (Famille génératrice) +.# + On dit qu’un ensemble de vecteurs $\{e_i\}_{i=1}^n\in V$ est une famille génératrice si $$\forall\ v\in V,\quad \exists \{\alpha_i\}_{i=1}^n\in E,\quad \mbox{t.q.}\quad v=\sum_{i=1}^n\alpha_i\cdot e_i.$$ En d’autres termes, tout $v\in V$ peut s’exprimer comme une combinaison linéaire des vecteur $e_i$. +Illustration (Familles génératrices) +.# + 1. $\{e_1\}$ n’est une famille génératrice de ${\mathbb{R}}^2$. On ne peut pas représenter tous les vecteurs de la forme $v=(0,v_2)$, $v_2\neq 0$. @@ -2231,6 +2264,8 @@ linéaire des vecteur $e_i$. 3. $\{e_1,e_2,v\}$, avec $v=(1,1)$ est une famille génératrice de ${\mathbb{R}}^2$. +Définition (Base) +.# + Un ensemble de vecteurs $B=\{e_i\}_{i=1}^n$ forme une base si c’est une famille génératrice et une famille libre. En d’autres termes cela signifie qu’un vecteur $v\in V$ peut se représenter comme une @@ -2239,6 +2274,8 @@ est unique $$\forall v\in V, \quad !\exists \{\alpha_i\}_{i=1}^n\in E,\quad t.q.\quad v=\sum_{i=1}^n\alpha_i v_i.$$ Les $\alpha_i$ sont appelé les coordonnées de $v$ dans la base $B$. +Illustration (Base de $\real ^2$) +.# + 1. $\{e_1,e_2\}$ est une base de ${\mathbb{R}}^2$. 2. $\{e_1,e_2,e_3\}$, avec $e_3=(1,1)$, n’est pas une base de