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Niveau Licence Maths 1e ann
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homéomorphisme

Posté par
pupuce13
20-02-12 à 21:03

Bonjour,
je fais un exercice dans lequel la 1ère question consiste à montrer gue GLn(R) est homéomorphe à O(n)xS+(n).
GLn(R) est l'ensemble des matrices nxn inversibles, O(n) est l'ensemble des matrices orthogonales et S+(n) est l'ensemble des matrices symétriques définies positives.
Jusque là ça va avec quelques recherches sur la décomposition polaire.
Mais ensuite, il faut dire si S+(n) est homéomorphe à B+(n) qui est le groupe des matrices triangulaires supérieures à coefficients diagonaux strictement positifs.
Nous avons déjà montré en classe que GLn(R) est homéomorphe à O(n)xB+(n).
Donc O(n)xB+(n) est homéomorphe à O(n)xS+(n).
Mais, peut-on en déduire que B+(n) est homéomorphe à S+(n)?

Posté par
Camélia Correcteur
re : homéomorphisme 21-02-12 à 15:22

Bonjour

On doit pouvoir passer par des espaces quotients, mais si tu n'as pas vraiment un arsenal de théorèmes c'est délicat!

D'autre part, comme B^+_(n) est clairement homéomorphe à (\R_+^*)^n\times \R^{n(n-1)/2} et comme S^+(n) est une partie d'un espace vetoriel de dimension n(n+1)/2 (les symétriques) caractérisé par le fait que les n mineurs principaux sont strictement positifs, (crotère de Sylvester) ça doit pouvoir se faire à la main...

Pour n=2, ça marche!

\left(\begin{array}{cc}a & b \\ 0 & c\end{array}\right)\mapsto \left(\begin{array}{cc}a & b \\ b & \frac{c+b^2}{a}\end{array}\right)

est bien un homéomorphisme!

A partir de là, j'essayerais bien une récurrence...

Posté par
Marmelade
re : homéomorphisme 21-02-12 à 15:54

Salut!
Je ne sais pas si le resultat est bon, (a vue de nez je dirai oui en tant qu'espace, mais pas du tout en tant que groupe topologique).
Tu peux proceder comme suit, note p l'application que a une matrice de GL asscie sa matrice de On (vu dans la decomposition polaire OnxS+), puis de meme q l'application qui a une matrice de GL associe sa matrice de On (vu cette fois comme decomposition OnxB+).
Maintenant est ce que p(A)=q(A)?
Si oui alors ton truc c'est un homeo, prend par exemple les matrice qui s'envoient sur l'identité dans On, alors p^{-1}(In)=S+ s'envoie sur q^{-1}(In)=B+ et reciproquement, par des applications continues et reciproques l'une de l'autre.

Posté par
Camélia Correcteur
re : homéomorphisme 21-02-12 à 16:02

C'est surement vrai en tant qu'espace... Je pense qu'ils sont tous les deux homéomorphes à l'espace homogène GL_n/O(n) (quotient par sous-groupe compact...) mais j'aimerais bien savoir à quoi on a droit... pas envie de remettre l'expérience algébrique ...

Posté par
Marmelade
re : homéomorphisme 21-02-12 à 16:08

Bonjour Camélia, oui le seul truc a verifier que l'identité est equivariente sous l'action de O(n) des deux cotés (ce qui est en fait ce qui est caché dans mon message), honnetement je ne me souviens plus de la tete de l'homeo de GL sur B+xO(n) (shame on me), donc je sais pas!

Posté par
pupuce13
re : homéomorphisme 21-02-12 à 16:10

Bonjour Camélia,
la récurrence dont tu parles permettrait d'associer à une matrice de B+(n) une matrice de S+(n) en la donnant?
Pour n = 2, c'est simple mais ensuite pour continuer on peut faire comment?
Autre question, on parle d'homéomorphisme mais on se contente de montrer qu'il y a une bijection entre B+(n) et S+(n), comment peut-on faire pour la continuité, quelle métrique considère-t-on?

Posté par
Camélia Correcteur
re : homéomorphisme 21-02-12 à 16:17

Pour ce qui est de la métrique, c'est simplement celle induite par l'espace de matrices ou ces gens vivent... ici \R^{n^2}

Alors la question que l'on se posait avec Marmelade est "connais-tu quelque chose aux topologies quotient? D'ailleurs il pose une bonne question, peux-tu nous rappeller comment on trouve l'homéomorphisme de Gl_n avec O(n)\times B_n (une indication devrait nous suffire...)

Mon idée de récurrence consisterait à dire "je suppose que je connais un homéomorphisme de S_n sur B_n, je rajoute une colonne, et voilà comment je prolonge... mais je ne l'ai pas écrit!

Posté par
pupuce13
re : homéomorphisme 21-02-12 à 16:48

Pour montrer que GL(n) est homéomorphe à O(n)xB+(n) on a utilisé le procédé de Gram-Schmidt

Posté par
Camélia Correcteur
re : homéomorphisme 21-02-12 à 17:00

Je vois... Bon, regarde si mon histoire de récurrence fonctionne!



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