ALGEBRE LINEAIRE Cours et exercices
22 mai 2014 £(E) est l'ensemble des endomorphismes de E. 3. Applications linéaires en dimension finie. 3.1. Propriétés. Soit f une application linéaire de E ...
APPLICATIONS LINÉAIRES
X ? ? AX est linéaire de p dans n et appelée l'application linéaire canoniquement associée à A. Je la noterai souvent A dans ce cours mais il ne s'agit
Noyau et image des applications linéaires
Définition. Si f : E ? F est une application linéaire son noyau
LALGÈBRE LINÉAIRE POUR TOUS
Dans ce cas la fonction de transition est une application linéaire. Et c'est tout le but de ce cours d'expliquer ce que cela signifie.
Notes du Cours Algèbre linéaire Math103
30 avr. 2018 Remarque 4.3.11 Dans la pratique pour calculer le rang d'une application linéaire f
ANALYSE MATRICIELLE ET ALGÈBRE LINÉAIRE APPLIQUÉE
ANALYSE MATRICIELLE. ET ALGÈBRE LINÉAIRE. APPLIQUÉE. - Notes de cours et de travaux dirigés -. PHILIPPE MALBOS malbos@math.univ-lyon1.fr
livre-algebre-1.pdf - Exo7 - Cours de mathématiques
La seconde partie est entièrement consacrée à l'algèbre linéaire. C'est un domaine totalement Matrice d'une application linéaire . ... Fiche d'exercices.
Rappels sur les applications linéaires
? Un automorphisme est un endomorphisme bijectif. ? Une forme linéaire sur E est une application linéaire de E sur K. Soient E un espace de dimension finie n
Matrice et application linéaire
Ce chapitre est l'aboutissement de toutes les notions d'algèbre linéaire vues jusqu'ici : espaces vectoriels dimension
1 Applications linéaires Morphismes
https://www.math.univ-toulouse.fr/~hallouin/Documents/Cours_ApplicationsLineaires.pdf
Chapitre 2 : Applications linéaires
On dira donc que f est linéaire si elle conserve les deux opérations de base d’un espace vectoriel c’est-à-dire l’addition et la multiplication par un scalaire En remplaçant ? par 0 dans (ii) on obtient que : l’image du vecteur nul par toute application linéaire est égale au vecteur nul f ()0= GG 0
Matrices et applications linéaires - Exo7
Les Bases de l’algèbre linéaire 2 1 Espacesvectoriels C’est Giuseppe Peano vers la ?n du 19ème siècle qui dégage le premier les notions d’espaces vectoriels et d’applications linéaires abstraites que nous étudionsdanscecours Les éléments d’un espace vectoriels sont appelés vecteurs Comme les vec-
Chapitre 3bis : Applications linéaires et Matrices
l’application considérée est linéaire ; (2) Déterminer la matrice A associée à l’application relativement à la base {ee1 2} GG; (3) Calculer l’image d’un vecteur quelconque x =(xx1 2) G par cette application ; (4) Donner une représentation graphique 5 1 L’homothétie de rapport ? Notons H? l’homothétie de rapport ?
Les Bases de l’algèbre linéaire - CNRS
L’algèbre linéaire s’est développé au début du 20ème siècle pour étudier des problèmes d’analyse fonctionnelle Ces problèmes font intervenir des espaces de dimension in?nie Plus récemment des problèmes de statistiques et d’informa-tiques ont motivé le développement de nouveaux résultats d’algèbre linéaire en
Algèbre linéaire Chap 04 : cours complet
Chapitre 04 : Algèbre linéaire – Cours complet - 5 - Algèbre linéaire Chap 04 : cours complet 1 Espaces vectoriels réels ou complexes Définition 1 1 : K-espace vectoriel Soit E un ensemble K un corps (égal en général à ou ) On dit que (E+ ) est un K-espace vectoriel ou espace vectoriel sur K si et seulement si :
Comment déterminer une application linéaire ?
Une application linéairef:E! F, d’un espace vectoriel de dimension ?nie dans un espace vectoriel quelconque, est entièrement déterminée par les images des vecteurs d’une base de l’espace vectorielEde départ. C’est ce qu’af?rme le théorème suivant : Théorème 2(Construction d’une application linéaire).
Qu'est-ce que l'étude des applications linéaires ?
Nous allons voir que dans le cas des espaces vectoriels de dimension ?nie, l’étude des applications linéaires se ramène à l’étude des matrices, ce qui facilite les calculs. 1. Rang d’une famille de vecteurs Le rang d’une famille de vecteurs est la dimension du plus petit sous-espace vectoriel contenant tous ces vecteurs. 1.1. Dé?nition
Comment l'application linéaire se ramène-t-elle à l'étude des matrices?
Les applications linéairessont des morphismes d’espace vectoriel, c’est-à-dire des applications d’un espace vectoriel dans un autre espace vectoriel. C’est tout l’objet de ce chapitre 2.
Comment calculer la matrice d'une application linéaire?
M=?PMP Exemple Soit, une application linéaire dont la matrice relativement aux bases canoniques de et est M. f?L(3,2 3
![Matrice et application linéaire Matrice et application linéaire](https://pdfprof.com/Listes/17/12263-17ch_matlin.pdf.pdf.jpg)
Matrices et
Ce chapitre est l"aboutissement de toutes les notions d"algèbre linéaire vues jusqu"ici : espaces vectoriels, dimension,applications linéaires, matrices. Nous allons voir que dans le cas des espaces vectoriels de dimension finie, l"étude des
applications linéaires se ramène à l"étude des matrices, ce qui facilite les calculs.1. Rang d"une famille de vecteurs
Le rang d"une famille de vecteurs est la dimension du plus petit sous-espace vectoriel contenant tous ces vecteurs.
1.1. Définition
SoientEunK-espace vectoriel etfv1,...,vpgune famille finie de vecteurs deE. Le sous-espace vectorielVect(v1,...,vp)
engendré parfv1,...,vpgétant de dimension finie, on peut donc donner la définition suivante :Définition 1(Rang d"une famille finie de vecteurs).
SoitEunK-espace vectoriel et soitfv1,...,vpgune famille finie de vecteurs deE. Lerangde la famillefv1,...,vpg
est la dimension du sous-espace vectoriel Vect(v1,...,vp)engendré par les vecteursv1,...,vp. Autrement dit :rg(v1,...,vp) =dimVect(v1,...,vp)
Calculer le rang d"une famille de vecteurs n"est pas toujours évident, cependant il y a des inégalités qui découlent
directement de la définition.Proposition 1. Soient E unK-espace vectoriel etfv1,...,vpgune famille de p vecteurs de E. Alors :1.06rg(v1,...,vp)6p : le rang est inférieur ou égal au nombre d"éléments dans la famille.
2.SiEest de dimension finie alorsrg(v1,...,vp)6dimE: le rang est inférieur ou égal à la dimension de l"espace
ambiant E.Remarque. Le rang d"une famille vaut 0 si et seulement si tous les vecteurs sont nuls. Le rang d"une famillefv1,...,vpgvautpsi et seulement si la famillefv1,...,vpgest libre.Exemple 1.
MATRICES ET APPLICATIONS LINÉAIRES1. RANG D"UNE FAMILLE DE VECTEURS2 Quel est le rang de la famillefv1,v2,v3gsuivante dans l"espace vectorielR4? v 1=0 B B@1 0 1 01 CCAv2=0
B B@0 1 1 11 CCAv3=0
B B@1 1 0 11 C CACe sont des vecteurs deR4donc rg(v1,v2,v3)64.
Mais comme il n"y a que 3 vecteurs alors rg(v1,v2,v3)63.Le vecteurv1est non nul donc rg(v1,v2,v3)>1.
Il est clair quev1etv2sont linéairement indépendants donc rg(v1,v2,v3)>rg(v1,v2) =2.Il reste donc à déterminer si le rang vaut2ou3. On cherche si la famillefv1,v2,v3gest libre ou liée en résolvant le
système linéaire1v1+2v2+3v3=0. On trouvev1v2+v3=0. La famille est donc liée. AinsiVect(v1,v2,v3) =
Vect(v1,v2), donc rg(v1,v2,v3) =dimVect(v1,v2,v3) =2.1.2. Rang d"une matrice
Une matrice peut être vue comme une juxtaposition de vecteurs colonnes.Définition 2. On définit lerangd"une matrice comme étant le rang de ses vecteurs colonnes.Exemple 2.Le rang de la matrice
A=1 212
02 41 0
2M2,4(K)
est par définition le rang de la famille de vecteurs deK2: v 1 =12,v2=24,v3=12
1 ,v4 =00ª. Tous ces vecteurs sont colinéaires àv1, donc le rang de la famillefv1,v2,v3,v4gest 1 et ainsi rgA=1.Réciproquement, on se donne une famille depvecteursfv1,...,vpgd"un espace vectorielEde dimensionn. Fixons
une baseB=fe1,...,engdeE. Chaque vecteurvjse décompose dans la baseB:vj=a1je1++aijei++anjen, ce que l"on notevj= 0 B B@a 1j ...aij ...anj1 C CA B . En juxtaposant ces vecteurs colonnes, on obtient une matriceA2Mn,p(K). Le rang de la famillefv1,...,vpgest égal au rang de la matriceA.Définition 3.On dit qu"une matrice estéchelonnéepar rapport aux colonnes si le nombre de zéros commençant une colonne
croît strictement colonne après colonne, jusqu"à ce qu"il ne reste plus que des zéros. Autrement dit, la matrice
transposée est échelonnée par rapport aux lignes.Voici un exemple d"une matrice échelonnée par colonnes; lesdésignent des coefficients quelconques, les+des
coefficients non nuls :0 BBBBBB@+0 0 0 0 0
0 0 0 0 0
+0 0 0 0 +0 0 0 0 0 0 +0 01 CCCCCCA
Le rang d"une matrice échelonnée est très simple à calculer.Proposition 2. Le rang d"une matrice échelonnée par colonnes est égal au nombre de colonnes non nulles.Par exemple, dans la matrice échelonnée donnée en exemple ci-dessus,4colonnes sur6sont non nulles, donc le rang
de cette matrice est 4.La preuve de cette proposition consiste à remarquer que les vecteurs colonnes non nuls sont linéairement indépendants,
ce qui au vu de la forme échelonnée de la matrice est facile. MATRICES ET APPLICATIONS LINÉAIRES1. RANG D"UNE FAMILLE DE VECTEURS31.3. Opérations conservant le rangProposition 3.Le rang d"une matrice ayant les colonnesC1,C2,...,Cpn"est pas modifié par les trois opérations élémentaires suivantes
sur les vecteurs : 1. C i Ciavec6=0: on peut multiplier une colonne par un scalaire non nul. 2. C i Ci+Cjavec2K(et j6=i) : on peut ajouter à la colonne Ciun multiple d"une autre colonne Cj. 3. C i$Cj: on peut échanger deux colonnes.Plus généralement, l"opérationCi Ci+P i6=jjCjconserve le rang de la matrice.On a même un résultat plus fort, comme vous le verrez dans la preuve : l"espace vectoriel engendré par les vecteurs
colonnes est conservé par ces opérations. Démonstration.Le premier et troisième point de la proposition sont faciles.Poursimplifierl"écriture de la démonstration du deuxième point,montrons que l"opérationC1 C1+C2ne change pas
le rang. Notonsvile vecteur correspondant à la colonneCid"une matriceA. L"opération sur les colonnesC1 C1+C2
change la matriceAen une matriceA0dont les vecteurs colonnes sont :v1+v2,v2,v3,...,vp.Il s"agit de montrer que les sous-espacesF=Vect(v1,v2,...,vp)etG=Vect(v1+v2,v2,v3,...,vp)ont la même
dimension. Nous allons montrer qu"ils sont égaux! Tout générateur deGest une combinaison linéaire desvi, doncGF.Pour montrer queFG, il suffit de montrerv1est combinaison linéaire des générateurs deG, ce qui s"écrit :
v1= (v1+v2)v2.Conclusion :F=Get donc dimF=dimG.Méthodologie.Comment calculer le rang d"une matrice ou d"un système de vecteurs?
Il s"agit d"appliquer la méthode de Gauss sur les colonnes de la matriceA(considérée comme une juxtaposition
de vecteurs colonnes). Le principe de la méthode de Gauss affirme que par les opérations élémentairesCi Ci,
Ci Ci+Cj,Ci$Cj, on transforme la matriceAen une matrice échelonnée par rapport aux colonnes. Le rang de
la matrice est alors le nombre de colonnes non nulles.Remarque : la méthode de Gauss classique concerne les opérations sur les lignes et aboutit à une matrice échelonnée
par rapport aux lignes. Les opérations sur les colonnes deAcorrespondent aux opérations sur les lignes de la matrice
transposéeAT.1.4. Exemples
Exemple 3.
Quel est le rang de la famille des 5 vecteurs suivants deR4? v 1=0 B B@1 1 1 11 CCAv2=0
B B@1 2 0 11 CCAv3=0
B B@3 2 1 31C
CAv4=0
B B@3 5 0 11 CCAv5=0
B B@3 8 1 11 C CA On est ramené à calculer le rang de la matrice : 0 BB@11 3 3 3
1 2 2 5 8
1 01 0 1
1 131 11
C CA En faisant les opérationsC2 C2+C1,C3 C33C1,C4 C43C1,C5 C53C1, on obtient des zéros sur la première ligne à droite du premier pivot :0 BB@11 3 3 3
1 2 2 5 8
1 01 0 1
1 131 11
C CA0 BB@1 0 0 0 0
1 31 2 5
1 1432
1 26421
C CAMATRICES ET APPLICATIONS LINÉAIRES1. RANG D"UNE FAMILLE DE VECTEURS4On échangeC2etC3par l"opérationC2$C3pour avoir le coefficient1en position de pivot et ainsi éviter d"introduire
des fractions.0 BB@1 0 0 0 0
1 31 2 5
1 1432
1 26421
C CA0 BB@1 0 0 0 0
11 3 2 5
14 132
16 2421
C CAEn faisant les opérationsC3 C3+3C2,C4 C4+2C2etC5 C5+5C2, on obtient des zéros à droite de ce deuxième
pivot :0 BB@1 0 0 0 0
11 3 2 5
14 132
16 2421
C CA0 BB@1 0 0 0 0
11 0 0 0
14111122
161616321
C CAEnfin, en faisant les opérationsC4 C4C3etC5 C52C3, on obtient une matrice échelonnée par colonnes :0
BB@1 0 0 0 0
11 0 0 0
14111122
161616321
C CA0 BB@1 0 0 0 0
11 0 0 0
1411 0 0
1616 0 01
C CAIl y a 3 colonnes non nulles : on en déduit que le rang de la famille de vecteursfv1,v2,v3,v4,v5gest 3.
En fait, nous avons même démontré que
1111
0146
001116
Exemple 4.
Considérons les trois vecteurs suivants dansR5:v1= (1,2,1,2,0),v2= (1,0,1,4,4)etv3= (1,1,1,0,0). Montrons
que la famillefv1,v2,v3gest libre dansR5. Pour cela, calculons le rang de cette famille de vecteurs ou, ce qui revient
au même, celui de la matrice suivante :0 BBBB@1 1 1
2 0 1 1 1 1 2 4 00 4 01
C CCCA. Par des opérations élémentaires sur les colonnes, on obtient : 0 BBBB@1 1 1
2 0 1 1 1 1 2 4 00 4 01
C CCCA0 BBBB@1 0 0
2211 0 0 2 22
0 4 01
C CCCA0 BBBB@1 0 0
2111 0 0 2 12
0 2 01
C CCCA0 BBBB@1 0 0
21 01 0 0 2 13 0 221 C CCCA
Comme la dernière matrice est échelonnée par colonnes et que ses3colonnes sont non nulles, on en déduit que la
famillefv1,v2,v3gconstituée de 3 vecteurs est de rang 3, et donc qu"elle est libre dansR5.Exemple 5.
Considérons les quatre vecteurs suivants dansR3:v1= (1,2,3),v2= (2,0,6),v3= (3,2,1)etv4= (1,2,2).Montrons que la famillefv1,v2,v3,v4gengendreR3. Pour cela, calculons le rang de cette famille de vecteurs ou, ce
qui revient au même, celui de la matrice suivante :0 @1 2 312 0 2 2
3 6 1 21
A Par des opérations élémentaires sur les colonnes, on obtient : 0 @1 2 312 0 2 2
3 6 1 21
A 0 @1 0 0 0 244 43 08 51
A 0 @1 0 0 024 0 0
3 08 51
A 0 @1 0 0 024 0 0
3 08 01
ALa famillefv1,v2,v3,v4gest donc de rang3. Cela signifie queVect(v1,v2,v3,v4)est un sous-espace vectoriel de
dimension 3 deR3. On a donc Vect(v1,v2,v3,v4) =R3. Autrement dit, la famillefv1,v2,v3,v4gengendreR3. MATRICES ET APPLICATIONS LINÉAIRES1. RANG D"UNE FAMILLE DE VECTEURS51.5. Rang et matrice inversible
Nous anticipons sur la suite, pour énoncer un résultat important :Théorème 1(Matrice inversible et rang).
Une matrice carrée de taille n est inversible si et seulement si elle est de rang n.La preuve repose sur plusieurs résultats qui seront vus au fil de ce chapitre.
Démonstration.SoitAune matrice carrée d"ordren. Soitfl"endomorphisme deKndont la matrice dans la base
canonique estA. On a les équivalences suivantes :Ade rangn()fde rangn
()fsurjective ()fbijective ()Ainversible.Nous avons utilisé le fait qu"un endomorphisme d"un espace vectoriel de dimension finie est bijectif si et seulement s"il
est surjectif et le théorème sur la caractérisation de la matrice d"un isomorphisme.1.6. Rang engendré par les vecteurs lignes
On a considéré jusqu"ici une matriceA2Mn,p(K)comme une juxtaposition de vecteurs colonnes(v1,...,vp)et défini
rgA=dimVect(v1,...,vp). Considérons maintenant queAest aussi une superposition de vecteurs lignes(w1,...,wn).Proposition 4.
rgA=dimVect(w1,...,wn)Nous admettrons ce résultat. Autrement dit :l"espace vectoriel engendré par les vecteurs colonnes et l"espace vectoriel
engendré par les vecteurs lignes sont de même dimension.Une formulation plus théorique est quele rang d"une matrice égale le rang de sa transposée:rgA=rgAT
Attention! Les dimensionsdimVect(v1,...,vp)etdimVect(w1,...,wn)sont égales, mais les espaces vectoriels
Vect(v1,...,vp)et Vect(w1,...,wn)ne sont pas les mêmes.Mini-exercices. 1. Quel est le rang de la famille de vecteurs 121 ,342 ,021 ,221Même question pour1t1
t1t ,11tquotesdbs_dbs28.pdfusesText_34[PDF] rapport de stage application mobile
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