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Niveau maths spé
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Distance à un hyperplan

Posté par Profil Ramanujan 21-09-17 à 01:46

Bonsoir,

Je me demande ça correspond à quoi concrètement la distance d'une matrice d'une matrice de Mn(R) à un hyperplan ?
Ou bien la distance d'une suite à un hyperplan si on considère l'espace vectoriel des suites réelles de limite nulle ?

En dimension 3 la distance d'un vecteur à un hyperplan est compréhensible car c'est la distance d'un vecteur à un plan et on fait la projection orthogonale.

Posté par
luzak
re : Distance à un hyperplan 21-09-17 à 08:05

Bonjour !
Si tu ne dis pas quelle norme (probablement euclidienne) tu utilises sur l'espace des matrices ou sur celui des suites de limite nulle, il sera difficile de te répondre.

La technique que tu donnes en dimension 3 peut se reproduire : chercher la distance de l'élément à son projeté orthogonal.
Ou si a désigne un élément, H un hyperplan, chercher le minimum de \lVert a-x\rVert,\;x\in H .

Posté par
DOMOREA
Distance à un hyperplan 21-09-17 à 17:52

bonjour,
Tu poses 2 problèmes de natures et de complexités différentes
pour les matrices carrées de dimension n ; je suis d'accord avec luzak  , en connaissant la norme on peut copier sur les exemples élémentaires.
en revanche pour les suites (même de limite nulle) , tu te places dans un espace de dimension infinie
Il faut connaître la notion d'hyperplan dans un espace de dimension infinie ( Je doute que ce soit du programme de spé)

Posté par Profil Ramanujanre : Distance à un hyperplan 23-09-17 à 13:32

Pour les matrices c'est la norme associé au produit scalaire de Mn(R) : (A/B)=Tr(~^tA B)
Pour les suites on prend la norme infinie mais on utilise la norme subordonnée pour les démos
http://www.maths-france.fr/MathSpe/Problemes/E3A/2007/E3A_2007_MP_MathsA_Enonce.pdf

Posté par
luzak
re : Distance à un hyperplan 23-09-17 à 14:47

Tu nous prends vraiment pour des ???
Avoir un produit scalaire et poser une question de distance sans le dire c'est abusif.
Continue comme çà et tu n'auras plus aucune réponse de ma part.

Posté par
DOMOREA
Distance à un hyperplan 23-09-17 à 16:28

bonjour,
L'espace vectoriel des matrices réelles n\times nest isomorphe à \mathbb{R}^{n^2}
as-tu une idée de la nature d'un hyperplan dans cet espace ?
Soit une matrice n'appartenant pas à cet hyperplan, comment avec ton produit salaire vas-tu définir la distance de cette matrice à l'hyperplan ?

Posté par Profil Ramanujanre : Distance à un hyperplan 24-09-17 à 20:17

Un hyperplan dans Mn(R) est une matrice d'ordre n-1 ...

Bah la distance vaut : d(M,H)=inf ||M-U|| où U appartient à H.

Je vois pas concrètement ça correspond à quoi la distance entre 2 matrices.

Posté par
luzak
re : Distance à un hyperplan 25-09-17 à 08:25

Ramanujan @ 24-09-2017 à 20:17

Un hyperplan dans Mn(R) est une matrice d'ordre n-1 ...

Bah la distance vaut : d(M,H)=inf ||M-U|| où U appartient à H.

Je vois pas concrètement ça correspond à quoi la distance entre 2 matrices.

1. Un hyperplan est un ensemble de matrices, pas une matrice. Tu confonds rang, dimension et ce n'est même pas la bonne dimension (encore une fois tu n'as pas lu le message précédent qui te donnait la dimension de l'espace)
2. Tu sais pas calculer la distance de deux éléments dans un espace euclidien ? (là encore tu n'as peut-être pas lu ce que tu as écrit quelques lignes plus haut !)

Posté par Profil Ramanujanre : Distance à un hyperplan 25-09-17 à 22:18

Ah la dimension est plutôt n^2 - 1

bah si je sais calculer la distance de 2 éléments dans un espace euclidien  mais je vois toujours pas à quoi correspond une distance entre un hyperplan et une matrice concrètement. Une matrice n'est pas un vecteur alors pourquoi parler de distance ?

d(x,y)=||y-x||

Posté par
luzak
re : Distance à un hyperplan 25-09-17 à 23:40

On t'a déjà dit et je le  répète :
la distance d'un élément M (ici une matrice) à une partie (ici un hyperplan H) est   \inf\limits_{U\in H}\lVert M-U\rVert

ou aussi, dans un espace euclidien de produit scalaire \langle .,.\rangle, \lVert M-A\rVertA est l'unique élément de H vérifiant \langle M-A,U\rangle=0 pour tout U\in H.

Posté par Profil Ramanujanre : Distance à un hyperplan 26-09-17 à 20:21

Je vois mais je voulais savoir à quoi ça sert de calculer la distance d'une matrice à un hyperplan

Posté par
lafol Moderateur
re : Distance à un hyperplan 26-09-17 à 22:40

Bonjour
généralement, ce n'est pas tant calculer la distance d'une matrice à un hyperplan, qui est intéressant, que trouver un minimum : la distance entre la matrice et l'hyperplan est la plus petite distance entre la matrice et un élément quelconque de l'hyperplan
souvent, on a à la base un problème pour minimiser une certaine quantité. on observe que cette quantité qu'on cherche à minimiser peut être interprétée comme une distance euclidienne, ou un carré de distance, entre un objet fixe et un hyperplan d'un espace bien choisi, et là on se dit : bingo ! j'ai le th des projections à dispositions, je sais comment calculer ce minimum, et même où il sera atteint !

Posté par
lafol Moderateur
re : Distance à un hyperplan 26-09-17 à 22:45

exemple : quelle est la plus petite valeur que peut prendre  \int_{-\pi}^{\pi}{\left(t^2-a\cos t-b\sin t-c\right)^2\;dt}, a, b et c étant des réels quelconques ?

Posté par Profil Ramanujanre : Distance à un hyperplan 26-09-17 à 22:48

lafol @ 26-09-2017 à 22:45

exemple : quelle est la plus petite valeur que peut prendre  \int_{-\pi}^{\pi}{\left(t^2-a\cos t-b\sin t-c\right)^2\;dt}, a, b et c étant des réels quelconques ?


Impossible à trouver sans indication non ?

Posté par
lafol Moderateur
re : Distance à un hyperplan 26-09-17 à 22:52

avec un peu d'habitude, si....
il faut penser à se placer dans un espace de fonctions définies sur l'intervalle où on intègre, considérer les fonctions C (carré), cos, sin et A (Attila, l'invasion des Huns .... t a pour image 1), définir le bon produit scalaire pour que l'intégrale à minimiser soit le carré de la distance entre C et l'espace vectoriel engendré par (cos, sin, A) ...

Posté par
lafol Moderateur
re : Distance à un hyperplan 26-09-17 à 22:53

enfin plus précisément le carré de la distance entre C et un élément de l'espace vectoriel engendré par ...



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