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Involutions de Iso(E)

Posté par AitOuglif 16-11-21 à 09:56

Bonjour
On me demande de montrer que les isométries affines d'un espace affine euclidien sont les symétries orthogonales.
Bon, c'est forcément par rapport aux sous-espaces affines.
J'y arrive en considérant le polynôme P=X^2-1 qui est annulateur d'une telle isométrie f(enfin de son associée linéaire) et à racines simples -1, 1. Donc les sous-espaces propres \ker(f-id) et \ker(f+id) sont supplémentaires et orthogonaux(cela se vérifie en calculant le produit scalaire d'un vecteur du premier et du second sachant que f préserve le produit scalaire).
Ok mais j'ai une question bête du coup. Je considère la symétrie centrale de centre disons un point O. Elle est involutive et pourtant ce n'est pas une symétrie orthogonale? Pourtant je n'ai pas privilégié un type de symétrie dans la démonstration? Merci pour votre aide.

Posté par
carpediem
re : Involutions de Iso(E) 16-11-21 à 10:00

salut

une symétrie centrale est une rotation ...

Posté par AitOuglifre : Involutions de Iso(E) 16-11-21 à 10:02

Oui mais une rotation peut ne pas être une symétrie orthogonale?
Je ne comprends pas ta réponse carpediem?

Posté par AitOuglifre : Involutions de Iso(E) 16-11-21 à 10:23

N'est pas...
Mais c'est par contre la composée de symétries orthogonales. Mais la question est de montrer qu'une involution est une symétrie orthogonale, et pas que Iso(\mathcal(E)) est engendré par les symétries orthogonales(et ce n'est pas ce que montre ma preuve).

Posté par
lionel52
re : Involutions de Iso(E) 16-11-21 à 10:51

carpediem @ 16-11-2021 à 10:00

salut

une symétrie centrale est une rotation ...



Hello c'est vrai ça?
Dans R³ ça n'a pas l'air d'être le cas

Posté par
GBZM
re : Involutions de Iso(E) 16-11-21 à 11:04

Bonjour,

Déjà, quelque chose de pas clair dans le premier messager, mais qu'on peut reconstituer grâce au titre : ce qui est demandé de montrer, c'est que les isométries affines involutives sont les symétrie orthogonales.
Commencer par le cas linéaire est bien sûr raisonnable. La symétrie centrale est bien une symétrie orthogonale : c'est la symétrie orthogonale par rapport au sous-espace nul. De même, l'identité est une symétrie orthogonale (par rapport à quel sous-espace ?).
Après, il faut passer au cas affine ...

Posté par AitOuglifre : Involutions de Iso(E) 16-11-21 à 12:24

Citation :
La symétrie centrale est bien une symétrie orthogonale : c'est la symétrie orthogonale par rapport au sous-espace nul.


Merci GBZM, c'était donc bien une question bête .
Sinon, l'identité est une symétrie orthogonale par rapport à l'espace tout entier.
Merci à tous pour votre aide.

Posté par AitOuglifre : Involutions de Iso(E) 16-11-21 à 13:18

GBZM
Pour le cas affine, on a que pour tout point M:
f(M+\vec{u})=f(M)+\vec{u}. Donc pour tous points A,M:
f(f(M))=f(A+\vec{f}(\vec{AM}))=f^2(M)+\vec{f}^2(\vec{u}), d'où l'on tire \vec{f}^2=id.
Ainsi l'application linéaire \vec{f}associée à une application affine f involutive est involutive. \vec{f} est une symétrie orthogonale par rapport à un sous-espace F. f est donc une symétrie orthogonale par rapport à un sous-espace affine de direction F.

Posté par AitOuglifre : Involutions de Iso(E) 16-11-21 à 13:24

Oups, je voulais écrire:
Pour tous points A,M:
f^2(M)=f^2(A)+\vec{f}^2(\vec{AM}) d'où \vec{f}^2=id

Posté par AitOuglifre : Involutions de Iso(E) 16-11-21 à 13:26

Et la première ligne bien sûr:
f(M+\vec{u})=f(M)+\vec{f}(\vec{u})

Posté par
GBZM
re : Involutions de Iso(E) 16-11-21 à 14:11

AitOuglif @ 16-11-2021 à 13:18

\vec{f} est une symétrie orthogonale par rapport à un sous-espace F. f est donc une symétrie orthogonale par rapport à un sous-espace affine de direction F.

Pourquoi ce donc ?

Posté par AitOuglifre : Involutions de Iso(E) 16-11-21 à 14:23

Oui, c'est malhonnête de ma part. Je n'étais moi-même pas convaincu. Ce que je sais, c'est que le vecteur \vec{f(A)f(B)}  est l'image de \vec{AB} par rapport à F.  Je sais donc que c'est cette information qu'il faut exploiter. Je vais creuser dans ce sens.

Posté par AitOuglifre : Involutions de Iso(E) 16-11-21 à 16:23

Soit M \in \mathcal{E}.
On a pour tous M,N \in  \mathcal{E} après calculs, que :
\vec{MN}+\frac{1}{2}(\vec{Nf(N)}+\vec{Mf(M)}) \in \ker (\vec{f}-id), ce qui signifie que pour tout couple de points (M,N) de l'ensemble \mathcal{F}:=\{M+\frac{1}{2}\vec{Mf(M)} \mid M \in \mathcal{E} \} , le vecteur \vec{MN} est dans \ker (\vec{f}-id). Il reste à montrer que \mathcal{F} est un sous-espace affine?

Posté par
GBZM
re : Involutions de Iso(E) 16-11-21 à 16:44

Autrement dit, \mathcal F= \{ \frac12\,M+\frac12\,f(M)\mid M \in \mathcal E\}. Oui, tu peux montrer que c'est un espace affine.

Posté par AitOuglifre : Involutions de Iso(E) 16-11-21 à 16:50

Oui, écrit comme ça c'est beaucoup plus parlant
Merci beaucoup pour ton aide.

Posté par
GBZM
re : Involutions de Iso(E) 16-11-21 à 16:50

Ça ne termine pas l'histoire !

Posté par AitOuglifre : Involutions de Iso(E) 16-11-21 à 16:57

J'ai quand même l'impression d'avoir montré que:
1) si \vec{f} est involutive, alors c'est la symétrie orthogonale par rapport à \ker (\vec{f}-id)
2) si une application affine f est involutive, alors son application linéaire l'est aussi et elle la symétrie orthogonale par rapport à un sous-espace affine.
Non?

Posté par
GBZM
re : Involutions de Iso(E) 16-11-21 à 17:00

AitOuglif @ 16-11-2021 à 16:57

elle  est la symétrie orthogonale par rapport à un sous-espace affine.

Pourquoi ?

Posté par AitOuglifre : Involutions de Iso(E) 16-11-21 à 17:07

Disons que je peux raisonner comme en géométrie "classique" mais je crains de dire une ânerie.
En fait je voulais montrer que  \mathcal{F} était "médiateur" en quelque sorte. Bon, je dois, selon ce point de vue encore montrer que \vec{Mf(M)} \in \ker(\vec{f}+id), pour obtenir "l'équidistance+l'orthogonalité".
On a \vec{f}^2(\vec{f(M)M})=\vec{f(M)M}, d'où l'on tire ce qu'on veut.
Mais j'hésite toujours à faire des raisonnements "classiques de géométrie" en dimension supérieure...

Posté par
GBZM
re : Involutions de Iso(E) 16-11-21 à 17:23

AitOuglif @ 16-11-2021 à 17:07


On a \vec{f}^2(\vec{f(M)M})=\vec{f(M)M}, d'où l'on tire ce qu'on veut.

Peux-tu expliquer ? Comment en déduis-tu que  \vec{Mf(M)} \in \ker(\vec{f}+id) ?

Posté par AitOuglifre : Involutions de Iso(E) 16-11-21 à 17:32

Je ne voulais pas trop montrer ce qui s'est passé dans la cuisine, mais ce n'est pas très propre...
\vec{f(M)M}=\vec{f}^2(\vec{f(M)M})=\vec{f}(\vec{f}(\vec{f(M)M}))=\vec{f}(\vec{f(f(M))f(M)}=\vec{f}(\vec{Mf(M)}.

Posté par
GBZM
re : Involutions de Iso(E) 16-11-21 à 18:49

OK, tu utilises bien que f est une involution.
Bien sur, \vec f peut être une symétrie orthogonale sans que f le soit.

Posté par AitOuglifre : Involutions de Iso(E) 16-11-21 à 18:58

Ah oui bien sûr, je comprends mieux ta question précédente du coup . Merci beaucoup!

Posté par AitOuglifre : Involutions de Iso(E) 16-11-21 à 19:50

D'ailleurs, je viens d'y penser mais l'identité vectorielle est un exemple justement puisque les translations affines ont pour partie linéaire l'identité

Posté par
GBZM
re : Involutions de Iso(E) 16-11-21 à 23:30

Sais-tu ce qu'est une symétrie glissée ?

Posté par AitOuglifre : Involutions de Iso(E) 16-11-21 à 23:37

La composée d'une translation et d'une symétrie orthogonale. J'ai triché bien sûr .

Posté par
GBZM
re : Involutions de Iso(E) 16-11-21 à 23:50

Plus exactement la composée d'une symétrie et d'une translation parallèle à l'espace fixe de la symétrie.

Posté par AitOuglifre : Involutions de Iso(E) 16-11-21 à 23:55

En fait je n'ai pas précisé parce que je pensais que ce n'était pas important ici? On(enfin je) cherche un exemple d'isométrie non involutive de partie linéaire involutive. Alors la composée de deux isométries affines ayant pour partie linéaire la composée des parties linéaires, on en déduit que la partie linéaire de t_{\vec{u}}\circ s est \vec{s}, qui est involutive. J'ai donc bien l'impression que la direction de translation ne joue pas dans l'exemple?

Posté par
GBZM
re : Involutions de Iso(E) 17-11-21 à 07:47

La symétrie orthogonale par rapport à une droite suivie d'une translation de vecteur orthogonal à cette droite reste une symétrie orthogonale, non glissée. Donc oui, la direction de la translation joue !



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