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Application linéaire

Posté par
Jepoti213
11-05-21 à 15:01

Bonjour j'ai une question comment on montre qu'une application est linéaire quand par exemple elle est de R^2 dans R^3 ?
Je sais le faire de R dans R ou bien de R^2 dans R^2 mais quand les dimensions ne sont pas les mêmes je galère ^^ Merci !

Posté par
Camélia Correcteur
re : Application linéaire 11-05-21 à 15:06

Bonjour

Peu importe les dimensions, d'ailleurs tu n'as même pas besoin de dimensions finies. Pour deux K espaces vectoriels E et F et f:E\to F il faut vérifier que

(\forall ((x,y)\in E^2)(\forall ((a,b)\in K^2)\quad  f(ax+by)=af(x)+bf(y)

Posté par
Jepoti213
re : Application linéaire 11-05-21 à 15:16

Par exemple, pour f(x,y) = (0,2x,3y) comment on fait ?

Posté par
Camélia Correcteur
re : Application linéaire 11-05-21 à 15:21

f(a(x,x')+b(y,y'))=?

Posté par
Jepoti213
re : Application linéaire 11-05-21 à 15:26

C'est bon je sais d'ou vient mon erreur car moi je faisais :

f(a1 x1+a2 x2, b1 y1 + b2 y2)= ...

Posté par
Jepoti213
re : Application linéaire 11-05-21 à 15:29

Et pour une fonction de R^3 dans R^2 ? vous pouvez me dire ce qu'il faut faire svp

Posté par
Camélia Correcteur
re : Application linéaire 11-05-21 à 15:31

Pareil!
f(a(x,x',x'')+b(y,y',y''))

Tu dois regarder f(aX+bY), et ensuite te demander que signifient X et Y.

Posté par
GBZM
re : Application linéaire 11-05-21 à 15:32

[Bonjour,

Exactement la même chose :

Camélia @ 11-05-2021 à 15:06


(\forall ((x,y)\in E^2)(\forall ((a,b)\in K^2)\quad  f(ax+by)=af(x)+bf(y)

Posté par
Jepoti213
re : Application linéaire 11-05-21 à 15:44

Camélia @ 11-05-2021 à 15:31

Pareil!
f(a(x,x',x'')+b(y,y',y''))

Tu dois regarder f(aX+bY), et ensuite te demander que signifient X et Y.


Pour  f(x,y) = (0,2x,3y)

 f(a(x_1,x_2)+ b(y_1,y_2)) = f(ax_1+by_1, ax_2+by_2) 
 \\ = (0, 2(ax_1+by_1), 3(ax_2+by_2))
 \\ =(0,2ax_1+2by_1,3ax_2+3by_2) 
 \\ = (0,2ax_1,3ax_2) + (0, 2by_1, 3by_2)
 \\ = af(x_1,x_2) + bf(y_1,y_2)
 \\

C'est bien cela ??

Posté par
Jepoti213
re : Application linéaire 11-05-21 à 15:49

Camélia @ 11-05-2021 à 15:31

Pareil!
f(a(x,x',x'')+b(y,y',y''))

Tu dois regarder f(aX+bY), et ensuite te demander que signifient X et Y.


Pour  f(x,y,z) = (x+y, x-y) Je dois faire ?

Posté par
Camélia Correcteur
re : Application linéaire 11-05-21 à 16:18

Pourquoi tu n'essayes pas?
Yu dois prendre (x,y,z) et (x'y'z')

Posté par
lafol Moderateur
re : Application linéaire 11-05-21 à 22:37

Bonsoir
une méthode plus simple, mais valable uniquement en dimension finie si on a une base de l'espace de départ et une base de l'espace d'arrivée (ce qui est le cas dans chacun de tes exemples, en travaillant dans les bases canoniques des différents espaces utilisés) : dès lors que les coordonnées de l'image d'un vecteur sont des combinaisons linéaires des coordonnées de ce vecteur, l'application est linéaire (c'est cette propriété qui va permettre d'écrire une matrice pour représenter l'application linéaire dans ces bases)

Jepoti213 @ 11-05-2021 à 15:16

Par exemple, pour f(x,y) = (0,2x,3y) comment on fait ?

0 = 0.x + 0.y, 2x = 2.x+0.y et 3y = 0.x+3.y sont des combinaisons linéaires de x et y : f est linéaire

Jepoti213 @ 11-05-2021 à 15:49

Pour f(x,y,z) = (x+y, x-y) Je dois faire ?


x+y = 1.x+1.y+0.z et x-y = 1.x+(-1).y +0.z sont des combinaisons linéaires de x, y et z, donc f est linéaire

C'est super rapide. Ceci dit savoir revenir à la définition, comme te l'ont montré Camélia et GBZM, est indispensable car déjà, on n'est pas toujours en dimension finie, et même, on ne donne pas toujours f en utilisant des écritures des vecteurs dans des bases (exemple, E = l'espace des polynômes de degré inférieur ou égal à 2, F = l'espace des polynômes de degré inférieur ou égal à 1, f définie de E vers F par f(P) = P', le polynôme dérivé de P... là à la rigueur tu peux commencer par tout exprimer dans les bases canoniques (1, X, X²) et (1, X), mais ça alourdit les choses)

Posté par
Camélia Correcteur
re : Application linéaire 12-05-21 à 14:27

En fait, ce que dit lafol c'est que si toutes les fonctions coordonnées sont linéaires, la fonction l'est aussi. Si on est un peu aguerri, ça se voit à l'œil nu, sinon, vérifier pour chaque coordonnée, c'est pareil que vérifier le tout en même temps!

Posté par
lafol Moderateur
re : Application linéaire 12-05-21 à 22:06

ce que je lui explique, c'est qu'il suffit de reconnaître des combinaisons linéaires des coordonnées : c'est à dire, si par exemple x,y et z sont les coordonnées, des expressions du type ax+by+cz, où a,b et c sont des nombres
savoir ce qu'est une combinaison linéaire, c'est une des bases de l'algèbre linéaire (base au sens fondement, pas au sens base d'un ev )

Posté par
mousse42
re : Application linéaire 12-05-21 à 23:36

Salut

Jepoti213 @ 11-05-2021 à 15:16

Par exemple, pour f(x,y) = (0,2x,3y) comment on fait ?

Une autre façon il me semble : c'est d'exhiber sa matrice (en mentionnant les bases)

\begin{pmatrix}0&0\\2&0\\0&3\end{pmatrix}\in M_{2,3}(\R)

et tu montres ceci: \begin{pmatrix}0&0\\2&0\\0&3\end{pmatrix}\cdot \begin{pmatrix}x\\y\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}0\\2x\\3y\end{pmatrix}

Posté par
mousse42
re : Application linéaire 12-05-21 à 23:45

c'est M_3,2(\R)

Posté par
mousse42
re : Application linéaire 12-05-21 à 23:46

M_{3,2}(\R)  

Posté par
Camélia Correcteur
re : Application linéaire 13-05-21 à 14:31

> mousse42 En écrivant la matrice tu ne prouves pas grand chose. Son écriture admet déjà que l'application est linéaire.

Posté par
mousse42
re : Application linéaire 13-05-21 à 15:48

ah bon? j'utilise ceci

Je pose [x]:=Mat(x) et f:E\to F
 \\

\Big((\exists A\in M_{n,p}(\K))(\forall x\in E) (A[x]=[f(x)])\Big)\implies f $ est une application linéaire$

Posté par
Camélia Correcteur
re : Application linéaire 13-05-21 à 16:15

Qu'est-ce que tu notes Mat(x) ?

Posté par
mousse42
re : Application linéaire 13-05-21 à 16:23

si x=x_1e_1+x_2e_2    on a    Mat(x)=\begin{pmatrix} x_1\\x_2\end{pmatrix}

Posté par
Jepoti213
re : Application linéaire 13-05-21 à 18:32

Si j'ai G : R^2 ---> R telle que G(x,y)=ax+by+c

Pour montrer que G est linéaire je dois faire
G((x,x') + (y,y') ?

Posté par
mousse42
re : Application linéaire 13-05-21 à 20:02

Dans ce cas de figure tu dois discuter sur la valeur de c pour que G soit une A.L. il faudra utiliser l'homogénéité  des A.L.

Posté par
Camélia Correcteur
re : Application linéaire 14-05-21 à 15:10

Je rappelle qu'une application linéaire vérifie f(0)=0.

>mousse42 J'ai oublié de réfléchir à ton histoire de matrice, je réserve ma réponse, j'ai quand même l'impression que ça se mord la queue.

Posté par
lafol Moderateur
re : Application linéaire 17-05-21 à 22:35

l'histoire de matrices de mousse42 revient exactement à remarquer que les coordonnées de l'image sont des combinaisons linéaires des coordonnées du vecteur de départ, c'est juste une autre manière de l'écrire



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