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Niveau Maths sup
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Espaces vectoriels

Posté par
rad
14-12-11 à 17:34

Bonsoir,
j'ai un souci sur l'exercice suivant:
soit un réel et les vecteurs u(3,1,1) v(1,,1) et w(1,1,3). de ^3
1-pour =0, montrer que la famille (u,v,w) est libre.
2- A quelle condition sur les vecteurs u,v et w sont ils libres?
3-Determiner une condition sur les réels x,y,z pour que les vecteurs u, v et w = (x,y,z) soient liés.

Pour la 1 pas de souci, j'ai pris trois réels (a,b,c) tels que a.u+b.v+c.w=0 et ensuite j'ai résolu le systeme et je trouve bien a=b=c=0.
Pour la 2 je bloque, j'ai repris la méthode de la 1 et j'ai essayé de resoudre le systeme (avec un pivot de gauss) mais j'arrive à =2. N'est ce pas étrange?

Merci d'avance et bonne soirée

Posté par
carpediem
re : Espaces vectoriels 14-12-11 à 19:07

salut

dire qu'ils sont liés signifie que l'un deux est combinaison linéaire des deux autres

et si tu cherchais a et b (en fonction de alpha) tels que v = au + bw puis tu prends la négation ....

Posté par
enigma_tik
re 14-12-11 à 19:45

Bonsoir,

Citation :
2- A quelle condition sur \alpha les vecteurs u,v et w sont ils libres?


J'ai peut-être une piste:

Tu sais que la famille (u,v,w) est libre ssi pour tous réels \lambda_1 , \lambda_2 , \lambda_3:

\lambda_1 u +\lambda_2 v + \lambda_3 v =0 \Longrightarrow \lambda_1 = \lambda_2 = \lambda_3 =0 ce qui équivaut à résoudre un système.

Maintenant tu as un paramètre et un système de 3 équations à 3 inconnues donc tu penses à Cramer!
Cramer va te donner les valeurs des paramètres pour lequel le système est carrée et inversible.

Ensuite selon les valeurs que tu as obtenu précédemment,tu les remplaces dans le système et tu vois pour quellles valeurs de \alpha tu obtient un système libre.

T'en penses quoi Carpediem??

Posté par
rad
re : Espaces vectoriels 14-12-11 à 20:00

Bonsoir et merci pour vos suggestions , cependant on n'a jamais appris à résoudre avec Cramer... Donc je ne vois pas trop comment m'y prendre malheureusement.
Si quelqu'un a une autre idée, qu'il n'hésite pas.
Merci d'avance

Posté par
carpediem
re : Espaces vectoriels 14-12-11 à 20:05

oui mais je pense que c'est la même idée que rad

chercher alpha pour que (u,v,w) est libre c'est aussi chercher alpha pour que (u,v,w) est lié

et la relation au + bv + cw = 0 <==>  kau + kbv+ kcw = 0 pour k non nul et on peut prendre k = 1/b si b n'est pas nul or si b = 0 la relation est fausse car u et w ne sont pas colinéaires donc b n'est surement pas nul et en divisant par b on n' plus que deux inconnues et un paramètre ....

Cramer ou le pivot de Gauss me semble être la même chose .....

à voir ....

to be continued ...

Posté par
kybjm
re : Espaces vectoriels 14-12-11 à 20:14

Pour une rédaction propre (càd concise et sans ) de la 2:
Il est facile de voir que {u,w} est libre .
..Si {u,v,w} n'est pas libre il existe a et b réels tels que v = a.u + b.w .
On a alors a = b = 1/4 et = 1/2 .
..Inversement si = 1/2  alors v = (1/4).u + (1/4).w donc {u,v,w} n'est pas libre .

La CNS pour que {u,v,w}  soit   libre   est donc   1/2 .

Posté par
enigma_tik
re 14-12-11 à 20:49

@ carpediem:

j'ai fait le système de Cramer est j'ai trouvé que si \alpha est différent de 1/4 alors le système admet une unique solution \lambda_1 = \lambda_2 =\lambda_3=0

Maintenant si \alpha=1/4 je trouve la même solution:

Alors j'ai peut-être fait une erreur de calcul,tu trouves quoi toi?

Posté par
enigma_tik
re 14-12-11 à 21:01

C'est bon en faites c'est moi qui me suis trompée dans mon calcul de déterminant.

Je confirme, par la méthode de Cramer, je trouve la même chose que notre cher ami kybjm

Posté par
carpediem
re : Espaces vectoriels 14-12-11 à 21:09

merci kybjm de confirmer mon idée ....

(u,w) libre <==> u et w ne sont pas colinéaires

Posté par
rad
re : Espaces vectoriels 14-12-11 à 23:04

Merci infiniment à tous!!!
J'ai compris, c'est super sympa d'avoir pris le temps de m'expliquer tout cela.
Cependant la question 3 me pose problème, je me suis dit que cela revenait à reprendre un peu le raisonnement de la question 2, mais finalement je me retrouve avec un système avec 5 inconnues. Pensez vous qu'il y a un autre moyen pour déterminer une condition sur x,y et z? Sinon tant pis mais j'aurais aimé finir cet exo^^
Bonne soirée et encore merci pour tous vos conseils

Posté par
carpediem
re : Espaces vectoriels 14-12-11 à 23:06

à ce moment là il peut être plus pertinent de résoudre w = au + bv et trouver (x,y,z) en fonction de alpha .... car quel que soit alpha (u,v) est libre ....

Posté par
rad
re : Espaces vectoriels 14-12-11 à 23:19

Merci bien
C'est ce que j'ai commencé à faire:
je trouve a=(1/3)+(2/(3-9alpha) et b= -2/(1-3alpha).

Posté par
carpediem
re : Espaces vectoriels 14-12-11 à 23:29

je te fais confiance ...

et que se passe-t-il si alpha = 1/3 ?

Posté par
rad
re : Espaces vectoriels 14-12-11 à 23:35

si alpha = 1/3, a et b n'existent pas

Posté par
rad
re : Espaces vectoriels 15-12-11 à 19:35

Bonsoir,
j'ai toujours un petit souci avec la dernière question, sachant cela je ne vois pas trop comment conclure pour une condition sur x,y,z. Si quelqu'un pouvait m'expliquer ce serait super ^^
Merci d'avance et bonne soirée

Posté par
carpediem
re : Espaces vectoriels 15-12-11 à 19:56

tu as trouvé a et b donc tu les remplaces dans la relation :::

w = (x,y,z) = au + bv pour exprimer x, y et z en fonction de a, b et alpha et tu regardes ....

donne nous les résultats ....

Posté par
rad
re : Espaces vectoriels 15-12-11 à 20:39

Bonsoir,
alors je vous mets ce que j'ai fait:
w=a.u+b.v
soit a.u+b.v-w=0
(3a+b-1;a+b-1;ax+by-z)=(0,0,0)
On resout:
{3a+b-1=0
{a+b-1=0
{ax+by-y=0

Je trouve alors a=(1/3)+(2/(3-9) et b= -2/(1-3) pour (1/3)
ensuite je remplace donc dans l'équation et j'obtiens : w=(1/3)+(2/(3-9).u (-2/(1-3).v

Après je ne suis pas trop sur de moi:
on obtient:
{3a+b=x
{a+B=y
{a+b=z

je trouve : x=1;y=(1/3)+((1/3)-)(2/(1-3) ; z= (1/3)+(-2/3)(2/(1-3))

Qu'en pensez vous?
Merci d'avance ^^

Posté par
carpediem
re : Espaces vectoriels 15-12-11 à 21:04

ça m'a l'air convenable ...

donc maintenant ce qui serait intéressant c'est de trouver 3 réels p,q et r tels que px + qy + rz = 0 (ils peuvent dépendre de alpha évidemment) mais il ne doit plus y avoir a,b et c

par exemple avec les deux premières tu exprimes a et b en fonction de x et y et tu remplaces dans la troisième ...

maintenant si tu regardes bien choisis les deux équations les plus simples pour avoir a et b et tu remplaces dans la dernière ....et tu auras ta relation entre x, y et z ...

Posté par
DHilbert
re : Espaces vectoriels 15-12-11 à 21:08

Je ne comprends pas ! Pourquoi ne pas utiliser la notion de déterminant dans les trois questions ? Les Maths Sup la connaissent bien.

A +

Posté par
rad
re : Espaces vectoriels 15-12-11 à 21:14

Si j'ai bien compris:
{3a+b=x
{a+b=y
{a+b=z

{3a+b=x
{a+b=y
{a=z/2

{b=x-3z/2
{a+b=y
{a=z/2

{b=x-3z/2
{x-z=y
{a=z/2

Est-ce cela que vous attendiez?

Posté par
rad
re : Espaces vectoriels 15-12-11 à 21:16

Pour les déterminants, je précise que notre prof a précisé qu'il fallait le faire sans, c'est voulu de sa part de nous faire passer par tout cela, voilà DHilbert

Posté par
DHilbert
re : Espaces vectoriels 15-12-11 à 21:23

Eh bien, tu lui diras de ma part qu'il est stupide.

A +

Posté par
rad
re : Espaces vectoriels 15-12-11 à 21:27

Oui je sais bien car je lui ai posé la question et il m'a dit que le but était de manipulé d'autres notions... Enfin bref, je dois rendre ce dm demain et j'espere réussir à finir cet exo convenablement grace à vous tous^^

Posté par
rad
re : Espaces vectoriels 15-12-11 à 22:32

Je voudrais juste savoir si je suis sur la bonne voie ou pas du tout.
Si quelqu'un pouvais m'aider à finir, ce serait super...

Posté par
carpediem
re : Espaces vectoriels 16-12-11 à 15:26

j'aurais utilisé la première et la troisième pour écrire a et b en fonction de x et y puis remplacé dans la deuxième tout simplement ....

je ne comprends pas comment tu trouves a = z/2 ....



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