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Chapitre 3. Combinaison linéaire et SEV
§1. Reconnaitre une combinaison linéaire.
Etant donné deux vecteurs?v1,?v2, par exemple((102)) et((231)) , ainsi que deux coefficients sett, il est très facile de calculer leur combinaison linéaire s?v1+t?v2. Par exemple 2 (102)) (-1) (231)) = (facile...).
Chapitre 3. Combinaison linéaire et SEV
§1. Reconnaitre une combinaison linéaire.
Etant donné deux vecteurs?v1,?v2, par exemple((102)) et((231)) , ainsi que deux coefficients sett, il est très facile de calculer leur combinaison linéaire s?v1+t?v2. Par exemple 2 (102)) (-1) (231)) = (facile...). Question réciproque :Etant donné un troisième vecteur?b, par exemple((897)) , est-il une combinaison linéaire de?v1et?v2?
Chapitre 3. Combinaison linéaire et SEV
§1. Reconnaitre une combinaison linéaire.
Etant donné deux vecteurs?v1,?v2, par exemple((102)) et((231)) , ainsi que deux coefficients sett, il est très facile de calculer leur combinaison linéaire s?v1+t?v2. Par exemple 2 (102)) (-1) (231)) = (facile...). Question réciproque :Etant donné un troisième vecteur?b, par exemple((897)) , est-il une combinaison linéaire de?v1et?v2? Une méthode naïve est de tester avec toutes sortes de coefficients s,tpour tenter de retrouver?bavecs?v1+t?v2.
Est-ce la bonne méthode?
Question réciproque :Etant donné un troisième vecteur?b, par exemple((897)) , est-il une combinaison linéaire de?v1et?v2? Une méthode naïve est de tester avec toutes sortes de coefficients s,tpour tenter de retrouver?bavecs?v1+t?v2.
Est-ce la bonne méthode?
Question réciproque :Etant donné un troisième vecteur?b, par exemple((897)) , est-il une combinaison linéaire de?v1et?v2? Une méthode naïve est de tester avec toutes sortes de coefficients s,tpour tenter de retrouver?bavecs?v1+t?v2.
Est-ce la bonne méthode?
NON, il y a trop (une infinité) de
coefficients à tester. La bonne méthode est de: poser des coefficients comme des inconnues, et traduire la question en :
Est-ce que le système
x?v1+y?v2=?badmet une solution?
Dans notre exemple concret, la question devient :
Est-ce que le système
x (102)) y (231)) =((897)) admet une solution?
Est-ce que le systèmex
(102)) y (231)) =((897)) admet une solution? On est donc ramené à résoudre ce système. On obtient x=2,y=3.
Est-ce que le systèmex
(102)) y (231)) =((897)) admet une solution? On est donc ramené à résoudre ce système. On obtient x=2,y=3. Ainsi, la réponse de la question initiale est :
Est-ce que le systèmex
(102)) y (231)) =((897)) admet une solution? On est donc ramené à résoudre ce système. On obtient x=2,y=3. Ainsi, la réponse de la question initiale est : oui,((897)) s"exprime bien en combinaison linéaire de((102)) et((231)) en effet (897)) =2((102)) +3((231)) Question similaire :En dimension 4, le vecteur?e4est-il une combinaison linéaire de ?e1,?e2et?e3?
Justifier votre réponse.
Est-ce que le systèmex
(102)) y (231)) =((897)) admet une solution? On est donc ramené à résoudre ce système. On obtient x=2,y=3. Ainsi, la réponse de la question initiale est : oui,((897)) s"exprime bien en combinaison linéaire de((102)) et((231)) en effet (897)) =2((102)) +3((231)) Question similaire :En dimension 4, le vecteur?e4est-il une combinaison linéaire de ?e1,?e2et?e3?
Justifier votre réponse.
Non.Car le systèmex?e1+y?e2+z?e3=?e4n"a pas de solution.
§2. Sous espace vectoriel engendré
L"équationx-y-2z=0 a pour solutionx=y+2z, oùy,z peuvent prendre n"importe quelles valeurs réelles. Sous forme vectorielle, l"ensemble des solutions s"écrit
S=?((y+2z
y z)) ,y,z?R? y((110)) +z((201)) ,y,z?R? a((110)) +b((201)) ,a,b?R? (on a remplacéy,zpara,b) toutes les combinaisons linéaires de((110)) et((201)) nouvelle notation=?((110)) ,((201)) a((110)) +b((201)) ,a,b?R? (on a remplacéy,zpara,b) toutes les combinaisons linéaires de (110)) et((201)) nouvelle notation=?((110)) ,((201)) Définition et Notation.On utilise??v1,···,?vm?pour désigner l"ensemble de toutes les combinaisons linéairesdes?vi, ou bien, en écriture ensembliste :??v1,···,?vm?={? kak?vk,ak?R}= {a1?v1+a2?v2+···+am?vm|a1,···,am?R}.On appelle cet ensemble le sous espace vectoriel engendré(SEV) par les vecteurs ?v1,···,?vm. a((110)) +b((201)) ,a,b?R? (on a remplacéy,zpara,b) toutes les combinaisons linéaires de (110)) et((201)) nouvelle notation=?((110)) ,((201)) Définition et Notation.On utilise??v1,···,?vm?pour désigner l"ensemble de toutes les combinaisons linéairesdes?vi, ou bien, en écriture ensembliste :??v1,···,?vm?={? kak?vk,ak?R}= {a1?v1+a2?v2+···+am?vm|a1,···,am?R}.On appelle cet ensemble le sous espace vectoriel engendré(SEV) par les vecteurs ?v1,···,?vm.
Ainsi, demander si
?best une combinaison linéaire des?virevient à demander si?best un élément de l"ensemble??v1,···,?vm?, revient à demander si un système (lequel?) admet une solution (ou plus).
§3. Réduction suivant les colonnes
On peut résoudre un systèmeA?x=?bencinq étapessuivantes :
1.On forme
la matrice compagnon verticale ?A Id?
2.On l"
échelonne suivant les colonnespour obtenir?BH?
Exemple: Résoudre((1-1 1
1 0 2
1 1 3))
(xy z)) =((123)) (1-1 1 1 0 2 1 1 3 10 0 0 10 0 0 1 )C
2?C2+C1
C
3?C3-C1((((((((1
?0 0 1 1 1 2 1 1-1 0 1 0
0 0 1))))))))
C
3?C3-C2
-→((((((((1 0 0 11?0 1 20 1 1-2 0 1-1
0 0 1))))))))
AlorsB=??,H=??,?b=??
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