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Niveau Maths sup
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Produit scalaire et projecteur

Posté par
Skops
29-07-08 à 10:37

Bonjour,

Le nul en produit scalaire débarque

On me demande (par exemple), l''équation de la projection orthogonale sur le plan P d'équation x-2y+z=0

Je connais la formule 4$p_F(x)=(x|e_1)e_1+...+(x|e_n)e_n

Mais je ne vois pas ce que représente les e_1 et e_n

Merci

PS : Que veux dire 4$D=\mathbb{R}(1,-2,1)

Skops

Posté par
Skops
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 10:42

Ah, autre chose aussi

La base du projecteur, c'est bien la même chose que l'espace sur lequel on projette non ?

Skops

Posté par
critou
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 10:49

Bonjour,

Les e_1, ..., e_n sont les vecteurs de la base orthogonale choisie (en général dans \mathbb{R}^n, la base canonique : e_1=(1,0,0,...), e_2=(0,1,0,0,...) , ... e_n=(0,0, ... ,1) )

3$ D=\bb{R}(1,-2,1) signifie 3$ D=\{u=(x;y;z)\in R^3 | x=\alpha (1;-2;1) \text{ avec } \alpha\in\bb{R}} ou encore :  3$ D=\{u=(x;y;z)\in R^3 | (u;v;w)=(\alpha;-2\alpha;\alpha), \alpha\in\bb{R}}
En français, ça veut dire que D est la droite de vecteur directeur de coordonnées (1;-2;1)

Critou

Posté par
critou
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 10:50

Oups je me suis mélangée dans mes lettres, je suis soudainement passée de (x;y;z) à (u,v,w) ...

Posté par
Skops
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 10:50

Donc là, si je suis dans IR^3, j'ai e1=(1,0,0) etc... ?

Skops

Posté par
critou
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 10:55

Oui normalement !

Posté par
Skops
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 10:57

Mais où intervient l'équation du plan P ?

Skops

Posté par
critou
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 10:58

Enfin je suis nulle en produit scalaire aussi et j'aime pas ça alors faut que je me mette les idées au clair avant de dire des bêtises, parce que là j'ai un gros doute ...
Je fouille dans mes bouquins et je reviens !

Posté par
critou
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 11:09

Bon, retour case départ

- Ça veut dire quoi déjà, "l'équation de la projection..." ? moi on ne m'a jamais demandé que des matrices de projection

- Tu es sûr de ta formule ? car moi tout ce que je trouve c'est : si e1, ... en est une base orthonormée de E, alors pour tout x de E on a 3$ x=\sum_{i=1}^n(x_i|e_i)e_i (ce qui nous avancerait pas à grand-chose)

Posté par
Skops
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 11:12

Matrice de projection effectivement

Oui je suis sûr

Skops

Posté par
Skops
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 11:15

Je dois  y aller, je reviendrai plus tard

Skops

Posté par
critou
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 11:25

Bon OK je crois l'avaoir retrouvée cette formule : il me semble que là-dedans e=(e1, ..., en) est un vecteur directeur de norme 1 (on dit "normé" je crois) de la droite F sur laquelle on projette (cf , ça me semble coller). Ça sert alors uniquement quand on projette sur une droite.

Mais trouvé dans mon bouquin de l'an dernier :

Soit D la droite de E engendrée par le vecteur non nul a. Si p est la projection orthogonale de E sur D et si q est la proj ortho sur D-orthogonal (comment on fait ce signe à la noix grr), alors on a :

3$ p(x)=\frac{(x|a)}{||a||^2}a et 3$ q(x)=x-p(x)=x-\frac{(x|a)}{||a||^2}a

Posté par
critou
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 11:26

Oki en attendant je vais voir si je suis capable de le faire ton exo (honte sur moi )

Posté par
critou
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 11:36

Bon à part le calcul ça va (le calcul, je te le laisse )

Posté par
gui_tou
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 11:38

Saloute vous deux

Soit E un esp vect euclidien de base 3$\scr{B}_0=(e_1,e_2,e_3)

Déjà faut trouver une base de ton plan, elle viendra surement en écrivant 3$x-2y+z=0\Leftright\{x=2y-1z\\y=1y+0z\\z=0y+1z

Paf une base du plan est (u,v) où 3$u\|2\\1\\0 et 3$v\|-1\\0\\1

Soit 3$x{\|a\\b\\c}\in E un vecteur normé

En notant p la projection orthogonale de 3$x sur P, on a 3$p(x)=\lambda u+\mu v

On exprime que 3$p(x)-x est orthogonal à u et à v :
3$\lambda||u||^2+\mu(u|v)=(x|u)
et
3$\lambda(u|v)+\mu||v||^2=(x|v)

c'est-à-dire  3$\{5\lambda-2\mu=(x|u)\\-2\lambda+2\mu=(x|v)

Pour 3$x=e_1\|1\\0\\0 : avec 3$(e_1|u)=2 et 3$(e_1|v)=-1 il vient 3$\{\lambda=\fr13\\\mu=-\fr16 d'où 3$\fbox{p(e_1)=\lambda u+\mu v=\fr16(5,2,-1)

Procède de même pour les autres vecteurs de base pour obtenir la matrice de p dans 3$\scr B

Sauf erreurs

Posté par
gui_tou
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 11:39

Citation :
D-orthogonal (comment on fait ce signe à la noix grr)


En latex, c'est D^{\pe} : 4$\rm D^{\pe} je crois

Posté par
critou
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 12:10

Merci gui_tou !

Ma méthode :

P est le plan d'équation x-2y+z=0 , donc P^{\pe} est la droite D=\mathbb{R}(1,-2,1) de vecteur directeur a=(1,-2,1)
La projection sur D est définie par 3$ q(x,y,z)=\frac{((x;y;z)|(1,-2,1))}{||(1,-2,1)||^2}(1,-2,1)=\frac{x-2y+z}{6}(1,-2,1)=\frac{1}{6}(x-2y+z,-2x+4y-2z,x-2y+z)

donc celle sur P est définie par 3$ p(x,y,z)=(x,y,z)-q(x)=\frac{1}{6}[(6x,6y,6z)-(x-2y+z,-2x+4y-2z,x-2y+z)]=\frac{1}{6}(5x+2y-z,2x+2y+2z,-x+2y+5z)

et on en tire la matrice (vrai qu'on aurait pu faire le calcul seulement pour les vecteurs de base)

(sauf erreur )

Posté par
gui_tou
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 12:45

Ahh jolie méthode aussi

Ton résultat me rassure, 'me suis pas planté pour p(e1)

Posté par
infophile
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 12:49

C'était un de mes chapitres préférés moi

Posté par
Skops
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 13:49

critou >> Compris pour ta méthode

gui-tou >> Pourquoi 4$p(x)=\lambda%20u+\mu%20v ? et pourquoi p(x)-x est il orthogonal à u et v ?

D'autres questions à venir ^^

Skops

Posté par
gui_tou
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 13:51

p(x) est contenu dans le plan, donc il s'écrit comme combi linéaire des vecteurs de la base de P, à savoir u et v

Citation :
et pourquoi p(x)-x est il orthogonal à u et v ?


Fais un zoli dessin

Posté par
Skops
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 13:53

Mais p(x)-x est un vecteur ?


Skops

Posté par
gui_tou
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 13:54

ba oui tu veux que ce soit quoi ?

p(x) est la projection d'un vecteur sur un plan

x c'est un vecteur tout court

Posté par
Skops
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 13:57

bah je croyais que c'était un point

Skops

Posté par
gui_tou
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 13:58

Ah Ba désolé de casser un mythe alors

Y a le même type de schéma dans mon blanké [Vacances Sup]  ~~  Borne inférieure d'une intégrale

Posté par
gui_tou
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 14:00

Tu voulais additionner des patates et des bananes ?

Posté par
Skops
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 14:01

Autre question : Comment fait on pour la matrice de la projection sur x+y+z+t=0 par exemple ?

Skops

Posté par
Skops
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 14:02

Patates + Bananes = Nourriture

Ca marche

Skops

Posté par
gui_tou
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 14:03

T'es en dimension combien là ? 5 ?

Tu fais la même chose, tu cherches une base de ton truc. Si c'est un hyperplan de E, tu peux utiliser la méthode de critou, histoire de te ramener à calculer le projeté sur une droite.

Sinon y a ma méthode, bourrine ^^

Posté par
Skops
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 14:14

Wep donc ta méthode marche à chaque fois ?

Celle de critou, seulement si on peut se ramener à la projection sur une droite ?

Dimension 4

Skops

Posté par
gui_tou
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 14:18

Dimension 4 ? Sûr ?

Citation :
Wep donc ta méthode marche à chaque fois ?

Celle de critou, seulement si on peut se ramener à la projection sur une droite ?


Oui je pense

Posté par
Skops
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 14:21

Pourquoi pas en dimension 4 ?

Skops

Posté par
gui_tou
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 14:31

Ba le truc que tu donnes c'est déjà un ev de dim 4 donc ... problème non ?

Posté par
critou
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 14:33

Ça devrait marcher avec la méthode de gui_tou (et pas avec la mienne) ; faut juste avoir plein de courage. À moins qu'il n'y ait plus simple (j'espère, quand même !)

[ Au fait, D^\pe sans accolades ça marche aussi ]

Posté par
Skops
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 16:02

Et pour la deuxième question ?

Skops

Posté par
Skops
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 18:29

Bon, je repose ma question plus clairement

J'apelle M, la matrice de la projection p sur F

A t'on 4$F=Im(p) ?

Skops

Posté par
Skops
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 18:29

J'appelle *

Skops

Posté par
critou
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 19:20

Hello,

Oui F=Im(p)  --> tu remarqueras que c'est valable même pour les projections pas orthogonales

Posté par
Skops
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 20:13

Im(p) est une base du plan ?

Skops

Posté par
gui_tou
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 20:45

P=Im(p) donc oui ^^

Posté par
Skops
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 21:18

Ok

Je tenterai d'autres exos (ouille ) que je posterai ici

Skops

Posté par
gui_tou
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 21:18

Oki ^^

Posté par
Skops
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 21:26

Tiens dans les questions à la con

Vect((5,-2,1),(-2,2,2)), ca donne quoi en équation ?

Sinon, c'est bien possible de trouver une base de F (on veut projeter sur F) dans lequel tous les vecteurs de la base sont orthgonaux 2 à 2 ?

Skops

Posté par
infophile
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 21:28

Le Vect c'est l'ensemble des combinaisons linéaires de tes deux vecteurs.

Il existe toujours une base orthonormée dans un espace vectoriel.

Posté par
gui_tou
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 21:29

Citation :
Il existe toujours une base orthonormée dans un espace vectoriel.


Faux archi faux je comprends pas que tu passes en spé !! (t'auras 5 de moyenne au max lol)

espace vectoriel euclidien

Posté par
infophile
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 21:35

Oui euclidien ça va de soi vu que pour parler d'orthogonalité il faut y définir un produit scalaire

Posté par
gui_tou
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 21:38

Faut qu'il soit de dimension finie aussi, non ?

Parce que bon on peut toujours définir un produit scalaire pour R[X] mais il est pas euclidien ^^

Hé hé hé

Posté par
Skops
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 21:38

Et en équation ?
je m'en suis toujours tiré en trouvant ca à l'arrache, j'ai pas de méthode xD

Donc si on trouve une base, au moins orthogonale, on pourra appliquer la méthode de critou pour toute projection non ?

Skops

Posté par
gui_tou
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 21:42

Citation :
Donc si on trouve une base, au moins orthogonale, on pourra appliquer la méthode de critou pour toute projection non ?


Normer des vecteurs c'est pas le plus dur ^^

Si j'ai bien compris, la méthode de critou permet de caractériser facilement des projections sur une droite vectorielle (et donc sur un hyperplan)

Mais si en dim 4 on te demande la projection sur un plan (de dim 2) alors sa méthode ne marche plus ('fin je crois)

Posté par
infophile
re : Produit scalaire et projecteur 29-07-08 à 21:44

Je crois qu'on a un équivalent des b.o.n en dimension infinie avec les espaces de Hilbert (merci wiki )

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