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Niveau Licence Maths 1e ann
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Demonstration sur le groupe spéciale Lineaire

Posté par
jawad
05-09-13 à 22:40

Bonsoir

Est-ce que quelqu'un pourrait m'aider a demontrer que les matrices de transvection engendrent le groupe speciale lineaire SL_n(\mathbb{R}) en utilisant un reduction sur les lignes.

Posté par
GaBuZoMeu
re : Demonstration sur le groupe spéciale Lineaire 06-09-13 à 10:01

Tu parles bien des matrices de transvections élémentaires, de la forme T_{i,j}(\lambda)=I_n+\lambda E_{i,j} avec i\neq j et \lambda\neq0 (E_{i,j} est la matrice qui a des 0 partout, sauf un 1 à l'intersection de la i-ème ligne et j-ème colonne).
Multiplier à gauche par T_{i,j}(\lambda) revient à faire l'opération élémentaire sur les lignes suivantes : ajouter à la i-ème ligne \lambda fois la j-ème ligne.
Une succession de ces opérations élémentaires permet de transformer n'importe quelle matrice inversible A en matrice diagonale avec que des 1 sur la diagonale, sauf le dernier coeffcient égal à \det(A). En particulier ceci montre que si \det(A)=1, alors A est produit de matrices de transvections élémentaires (remarquer que l'inverse de T_{i,j}(\lambda) est T_{i,j}(-\lambda) ).
Tu trouveras les détails dans tout bon livre, ou par une petite recherche sur le web, tiens par exemple ici .

Posté par
jawad
re : Demonstration sur le groupe spéciale Lineaire 06-09-13 à 11:49

Est-ce que vous pouvez me montrer comment proceder en utilisant la matrice de transvection de format 2x2 c'est a dire:

\begin{pmatrix} 1 & a \\ 
 \\                           0 & 1 
 \\ \end{pmatrix}

et


\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 
 \\                           a & 1 
 \\ \end{pmatrix}

avec a un réel

Posté par
jawad
re : Demonstration sur le groupe spéciale Lineaire 06-09-13 à 12:16

J'ai reussi a faire le cas 2x2 mais par contre dans le lien que vous m'avez donné ils disent uniquement que le determinant de ce type de matrices est egal a 1 afin de démontrer  qu'elles engendrent le groupe special linéaire. Est-ce suffisant comme demonstration ?
Je dirais que oui puisque c'est la definition du groupe SL_n(\mathbb{R})

Posté par
GaBuZoMeu
re : Demonstration sur le groupe spéciale Lineaire 06-09-13 à 12:27

Trop facile. Je pars de la matrice A=\begin{pmatrix}3&4\\2&3\end{pmatrix}, qui est bien dans \mathrm{SL}_2(\R). Je la multiplie à gauche par T_{1,2}(-1), j'obtiens \begin{pmatrix}1&1\\2&3\end{pmatrix}. Je multiplie à gauche par T_{2,1}(-2), j'obtiens \begin{pmatrix}1&1\\0&1\end{pmatrix}. Je multiplie à gauche par T_{1,2}(-1), j'obtiens la matrice identité. Morale : A=T_{1,2}(1)\,T_{1,2}(2)\,T_{1,2}(1).
Un peu plus dur. Je pars de la matrice B=\begin{pmatrix}3&0\\0&1/3\end{pmatrix}, qui est bien dans \mathrm{SL}_2(\R). Je la multiplie à gauche par T_{2,1}(1), j'obtiens \begin{pmatrix}3&0\\3&1/3\end{pmatrix}. Je multiplie à gauche par T_{1,2}(-2/3), j'obtiens \begin{pmatrix}1&-2/9\\3&1/3\end{pmatrix}. Je multiplie à gauche par T_{2,1}(-3), j'obtiens \begin{pmatrix}1&-2/9\\0&1\end{pmatrix}. Je multiplie à gauche par T_{1,2}(2/9), j'obtiens la matrice identité. Morale : B=T_{2,1}(-1)\,T_{1,2}(2/3)\,T_{2,1}(3)\,T_{1,2}(-2/9).

Posté par
jawad
re : Demonstration sur le groupe spéciale Lineaire 06-09-13 à 12:30

En fait je voulais demontrer la propriete par recurrence. J'ai reussi a demontrer le cas 2x2 mais j'ai du mal avec l'heredite (cas n+1)

Posté par
GaBuZoMeu
re : Demonstration sur le groupe spéciale Lineaire 06-09-13 à 12:33

Citation :
ils disent uniquement que le determinant de ce type de matrices est egal a 1 afin de démontrer  qu'elles engendrent le groupe special linéaire

Tu n'as vraiment pas bien lu.

Posté par
jawad
re : Demonstration sur le groupe spéciale Lineaire 06-09-13 à 12:37

Je pense avoir compris en relisant. La démonstration présentée en 1 repond aux deux questions en meme temps oui ?

Posté par
GaBuZoMeu
re : Demonstration sur le groupe spéciale Lineaire 06-09-13 à 12:38

Quelle est la deuxième question ?

Posté par
jawad
re : Demonstration sur le groupe spéciale Lineaire 06-09-13 à 12:40

1) matrices de transvections engendrent SL_n(K)
2) Matrices de transvections et dilatations engendrent GL_n(K)

Posté par
GaBuZoMeu
re : Demonstration sur le groupe spéciale Lineaire 06-09-13 à 12:45

Oui, ça démontre les deux choses. Il suffit d'ailleurs de remarquer que, partant d'une matrice inversible A, on obtient une matrice de déterminant 1 en la multipliant par la matrice diagonale dont les coefficients diagonaux sont tous 1 sauf le dernier qui vaut l'inverse de det(A).

Posté par
jawad
re : Demonstration sur le groupe spéciale Lineaire 06-09-13 à 12:46

D'accord. J'ai compris maintenant. Merci beaucoup pour votre aide. Bonne journée

Posté par
GaBuZoMeu
re : Demonstration sur le groupe spéciale Lineaire 06-09-13 à 12:47

J'ajoute que la démonstration du texte n'est pas optimale parce qu'elle utilise aussi des multiplications à droite. On peut tout faire avec des multiplications à gauche uniquement.



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