ut le chapitre, on fixe un espace vectoriel euclidien E de dimension n ∈ N I - Matrices
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Isométries dans un espace affine euclidien
néralités sur les isométries Un espace affine euclidien est muni d'une distance naturelle : d(x,
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n espace affine euclidien de dimension 3, de direction r E 1 Etude résumée des isométries
ISOMÉTRIES VECTORIELLES ET MATRICES ORTHOGONALES
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Chapitre 10 - Isométries d"un espace euclidien - Cours Lycée Blaise Pascal - TSI 2 - Jérôme Von Buhren -????CHAPITRE10
Isométries d"un espace euclidien
Plan du chapitreIM atricesor thogonales...........................................1 A -Génér alités
B -M atricesor thogonalespositiv eset néga tives
. .....................2 C -Or ientationd el "espaceeucli dien
. .................................2 III sométriesv ectorielles
A -Génér alités
B - I sométriesv ectoriellespositiv eset n égatives . .....................3 C -L essymétr iesor thogonales
IIICla ssificationd esiso métriesv ectorielles
. ......................4 A -I sométriesv ectoriellesd "unp laneu clidien
. .......................4 B -I sométriesv ectoriellese ndimens ion3
.............................5 IV Ré ductiondes mat ricess ymétriquesrée lles ....................6 VM éthodes
A - É tudierune isométr iev ectorielleen dimen sion3 ..................7 B -D iagonaliseru nemat ricesymétr iqueréel le
. ......................9 C -É tudierune con ique
Ce chapitre est le prolongement du chapitre précédent sur les espaces préhilber- tiens. Nous allons étudier les endomorphismes d"un espace euclidien préservant la norme des vecteurs : les isométries. Nous nous intéresserons notamment à leur classification en petite dimension. Finalement, nous verrons un résultat important d"objets de nature géométrique : les coniques. Dans tout le chapitre, on fixe un espace vectoriel euclidienEde dimensionn2N. I -M atricesor thogonales
I.A - Géné ralitésDéfinition(M atriceor thogonale): On dit qu"une matriceA2Mn(R) est ortho- gonale si elle vérifie la relationATAAEIn.Remarques 1 : a) L adéfinit ionr evientà dir eque l esc olonnes(ou le sl ignes)de Aforment une base orthonormée deRn. b)P ardéfinit ion,une m atriceor thogonaleAest inversible et on aA¡1AEAT.Définition( Groupeor thogonald "ordren): Le groupe orthogonal d"ordrenest
l"ensemble des matrices orthogonales deMn(R). On le note On(R) ou O(n).Exemple 1 :Voici quelques exemples de matrices orthogonales
12 p2¡p2 p2 p22O2(R),13
0 @2 2 11¡2 2
2¡1¡21
A2O3(R)
1/ 12Chapitre 10 - Isométries d"un espace euclidien - Cours Lycée Blaise Pascal - TSI 2 - Jérôme Von Buhren -????Théorème1 : L"ensemble On(R) est un groupe, i.e.
(i)La mat riceI
nappartient à On(R), (ii)P ourtou tA2On(R), on aA¡12On(R),
(iii)P ourt out( A,B)2On(R)2, on aAB2On(R).Proposition1 : SoitBune base orthonormée deE. Une baseCdeEest ortho-
normée si et seulement si la matrice de passagePCBest orthogonale.I.B -M atricesor thogonalesp ositiveset nég atives
Proposition
2: SiA2On(R), alors det(A)AE§1.Définition(M atriceor thogonalep ositiveou nég ative): Une matrice orthogo-
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