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Compléter une famille libre en une base

Posté par
Magmaul
02-05-18 à 01:09

Bonsoir à tous,

Cela faisait un bon moment que je n'avais pas demandé de l'aide sur une question d'exercice d'application de cours...
En fait le souci est que je ne suis pas sûr à 100% de ma réponse, et je voulais alors avoir une simple confirmation. En plus cela m'éclairerait sur un léger point de mon cours, que ma réponse soit correcte ou non.

Voici l'énoncé de la question :
Soient p un entier ≥ 1, et n un entier ≥ 2. Soit E un 𝕂-e.v tel que dim(E) = n. Déterminer, en justifiant avec un contre-exemple ou avec le cours, si la proposition suivante est vraie ou fausse :
Toute famille libre de p vecteurs de E se complète uniquement par une famille de n-p vecteurs de E en une base de E


Au début, j'ai voulu répondre vrai en justifiant par la conséquence du théorème de la base incomplète, puis le théorème de la dimension.
Finalement j'ai répondu faux avec un contre-exemple, mais en fait je ne sais pas si mon idée "fonctionne" :
On pose E = ℝ³, d'où dim(E) = 3
Soient u₁, u₂ et u₃ trois vecteurs non nuls de ℝ³ tels que (u₁, u₂) est une famille libre dans ℝ³ et u₃∉Vect(u₁, u₂)
Pourtant, (u₁, u₂)∪(u₂, u₃) = (u₁, u₂, u₃) est une base de ℝ³
Une famille libre de 2 vecteurs de ℝ³ peut ainsi se compléter par une famille de 2 ≠ 3-2 vecteurs de ℝ³ en une base de ℝ³
Donc la proposition est fausse.

En fait, je ne sais pas si je peux compléter une famille libre de vecteurs par une autre famille contenant des vecteurs communs en une base telle que j'en ai donné un exemple ci-dessus.
Merci d'avance

Posté par
jsvdb
re : Compléter une famille libre en une base 02-05-18 à 01:31

Bonjour Magmaul.
Au cas où tu l'aurais oublié, en théorie des ensembles, on a un axiome qui s'appelle axiome d'extensionalité qui dit en particulier que \{x;x\} = \{x\}

Donc, si tu complètes \{u_1;u_2\} avec u_2 alors ça te redonne \{u_1;u_2\} et donc .... tu n'as rien complété.

Et si tu complètes \{u_1;u_2\} avec \{u_2;u_3\} alors ça te donne \{u_1;u_2;u_3\} conformément à l'axiome précité et donc .... tu as complété avec un seul vecteur et non deux contrairement aux apparences.

Mais je pense que la proposition est ambiguë dans le sens suivant : l'adverbe "uniquement" peut avoir deux acceptions.

- compris dans le sens de "de façon unique", la proposition est fausse.

- compris dans le sens de "la seule façon de faire c'est de prendre n-p vecteurs de E" alors la proposition est vraie.

Posté par
Magmaul
re : Compléter une famille libre en une base 02-05-18 à 01:47

Bonsoir jsvdb,

Dans aucun des cours que j'ai lus ou assistés, je n'ai vu l'axiome d'extensionnalité, mais cela reste évident quand j'y pense

Sinon pour revenir à mon exercice :

jsvdb @ 02-05-2018 à 01:31

Et si tu complètes \{u_1;u_2\} avec \{u_2;u_3\} alors ça te donne \{u_1;u_2;u_3\} conformément à l'axiome précité et donc .... tu as complété avec un seul vecteur et non deux contrairement aux apparences.

C'était exactement ce que je voulais savoir, et je suis doublement satisfait de ta réponse car en plus de m'éclairer sur le point que je voulais savoir, tu m'as donné la justification irréfutable. Merci beaucoup

jsvdb @ 02-05-2018 à 01:31

Mais je pense que la proposition est ambiguë dans le sens suivant : l'adverbe "uniquement" peut avoir deux acceptions.
- compris dans le sens de "de façon unique", la proposition est fausse.
- compris dans le sens de "la seule façon de faire c'est de prendre n-p vecteurs de E" alors la proposition est vraie.

C'est compris dans le dernier sens que tu as évoqué.
En fait c'est moi qui ai ajouté cet adverbe pour vouloir éviter le plus de doute possible quant à l'assertion, mais il s'est passé ce que je craignais : j'ai en produit encore plus, et exactement pour la raison que tu as expliquée



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