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Expression analytique d'une forme quadratique

Posté par
fusionfroide
09-03-08 à 12:29

Salut

Soit q une forme quadratique de E de forme polaire b et B=(e_1,...,e_n) une base de E.

Posons M=Mat(q,B)=(m_{i,j})_{1\le i,j\le n}

Soit x=\Bigsum_{i=1}^n x_ie_i un élément de E. On a :

q(x)=b(x,x)=\Bigsum_{i=1}^n \Bigsum_{j=1}^n m_{i_,j}x_ix_j

Je n'arrive pas à voir pourquoi il apparaît x_i ET x_j ??

J'ai pourtant essayé avec un exemple simple mais je ne trouve jamais de carré !

Quelqu'un pourrait-il m'expliquer sur un exemple simple ?

Merci

Posté par
fusionfroide
re : Expression analytique d'une forme quadratique 09-03-08 à 12:35

Autre chose aussi : pourquoi la matrice d'une forme quadratique est symétrique ?

Merci

Posté par
raymond Correcteur
Expression analytique d'une forme quadratique 09-03-08 à 12:36

Regarde en dimension deux. Cela donne, pour x = (x1 , x2)

q(x) = a.x1² + 2b.x1x2 + c.x2²

Posté par
kaiser Moderateur
re : Expression analytique d'une forme quadratique 09-03-08 à 12:37

Salut fusionfroide

eh bien si, il apparait des carrés : lorsque i=j.

Bref, Pour calculer b(x,x), il faut prendre X le vecteur colonne des coordonées de x dans la base B, et calculer \Large{{^t}XMX}.

Tu te retrouves exactement avec ton expression.

Pour une approche plus naturelle : pour tout i et j, on sait que \Large{m_{i,j}=b(e_i,e_j)}, donc il reste à développer par bilinéarité

\Large{b(x,x)=b(\Bigsum_{i=1}^{n}x_ie_i,\Bigsum_{j=1}^{n}x_je_j)}

Kaiser
P.S : je poste un exemple dans mon prochain message

Posté par
fusionfroide
re : Expression analytique d'une forme quadratique 09-03-08 à 12:38

Bonjour Raymond,

Je vais essayé

Posté par
raymond Correcteur
re : Expression analytique d'une forme quadratique 09-03-08 à 12:38

Une forme quadratique q est issue d'une forme bilinéaire symétrique f : q(x) = f(x,x).

Or, pour avoir la symétrie de f, il faut une matrice symétrique.

Posté par
lyonnais
re : Expression analytique d'une forme quadratique 09-03-08 à 12:38

Salut

Sans le cas général, si :

\Large{x=\sum_{i=1}^n x_ie_i et \Large{y=\sum_{i=1}^n y_ie_i

\Large{b(x,y)=b(\sum_{i=1}^n x_ie_i,\sum_{j=1}^n y_je_j) = \sum_{i=1}^n \sum_{j=1}^n x_i.b(e_i,e_j).y_j

Donc :

\Large{q(x) = b(x,x) = \sum_{i=1}^n \sum_{j=1}^n x_i.b(e_i,e_j).x_j

Et il suffit de poser  mi,j = b(ei,ej)

Ok ?

Par exemple, si tu as q(x) = 2.x1² + 6.x1.x2 + 8.x2²

Tu as la matraice de q dans la base B est :

2  3
3  8

Posté par
fusionfroide
re : Expression analytique d'une forme quadratique 09-03-08 à 12:39

essayer

Posté par
kaiser Moderateur
re : Expression analytique d'une forme quadratique 09-03-08 à 12:40

oups trop tard !


Citation :
P.S : je poste un exemple dans mon prochain message


je crois bien que ce n'est plus la peine.

fusionfroide >

Citation :
Autre chose aussi : pourquoi la matrice d'une forme quadratique est symétrique ?


Par définition de la matrice d'une forme quadratique, on a \Large{m_{i,j}=b(e_i,e_j)} où b est la forme bilinéaire symétrique associée à la forme quadratique.


Kaiser

Posté par
kaiser Moderateur
re : Expression analytique d'une forme quadratique 09-03-08 à 12:41

Dis donc, ça se bouscule pour répondre !

Salut à tous !

Posté par
fusionfroide
re : Expression analytique d'une forme quadratique 09-03-08 à 12:43

En effet, merci à tous

Juste une chose : comment voit-on que b(e_i,e_j)=m_{i,j} ?

Comme lyonnais, il faut le poser ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Expression analytique d'une forme quadratique 09-03-08 à 12:50

fusionfroide > c'est la définition de la matrice d'une forme quadratique. Comment vous l'avez défini dans le cours ?

Kaiser

Posté par
fusionfroide
re : Expression analytique d'une forme quadratique 09-03-08 à 12:57

kaiser >> justement le hic c'est que je n'ai jamais fait de cours là-dessus !

Sur le cours ouebbe que j'ai, on dit que q est une forme quadratique de E si :

1) pour tout a scalaire et tout x dans E, q(ax)=a²q(x)

2) b(x,y)=q(x+y)-q(x)-q(y) est bilinéaire

Posté par
fusionfroide
re : Expression analytique d'une forme quadratique 09-03-08 à 12:57

Oups j'ai oublié un 1/2 en facteur

Posté par
kaiser Moderateur
re : Expression analytique d'une forme quadratique 09-03-08 à 13:23

fusionfroide > OK, dans ce cas, je te confirme que c'est une définition :

Si \Large{B=(e_1,...e_n)} est une base, alors la matrice de la forme quadratique q est la matrice de terme général \Large{b(e_i,e_j)} où b est la forme bilinéaire symétrique associée à q (on dit "la", car à une forme quadratique, on peut lui associer une unique forme bilinéaire symétrique, et réciproquement).

Kaiser

Posté par
fusionfroide
re : Expression analytique d'une forme quadratique 09-03-08 à 17:00

Très bien, merci kaiser !

Et à raymond ainsi qu'à lyonnais

Posté par
kaiser Moderateur
re : Expression analytique d'une forme quadratique 09-03-08 à 17:01

Pour ma part, je t'en prie !

Posté par
fusionfroide
re : Expression analytique d'une forme quadratique 21-03-08 à 22:40

Re bonsoir

Juste une chose : dans la méthode que donne lyonnais, on développe b(x,y) avec x=\Bigsum_{i} x_ie_i et y=\Bigsum_j y_j e_j

Je me demandais si on pouvait calculer directement b(x,x) ?

Je ne pense pas car dans ce cas si x=\Bigsum_{i} x_ie_i on obtient des carrés...

Merci

Posté par
kaiser Moderateur
re : Expression analytique d'une forme quadratique 21-03-08 à 22:43

Bonsoir

Désolé, je ne comprends pas vraiment ta question.

Kaiser

Posté par
gnsh
re : Expression analytique d'une forme quadratique 26-03-08 à 12:52

Bonjour fusionfroide.
Oui tu peux calculer B(x,x) directement et tu obtiens exactement l'expression de Lyonnais.
Ton erreur vient du fait que tu mets le même indice à tes deux sommes, ce que l'on ne peut faire QUE lorsqu'on ajoute deux sommes !



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