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linearité

Posté par
darchov
22-03-07 à 14:17

bonjour a tous
j'ai quelques difficultes quand on me demande de voir si une application est lineaire ou non et pour ne rien arranger notre prof detaille tres peu les etapes donc j'aimerais que sur les trois exemples qui suivent vous detaillez bien les etapes de votre raisonnement merci.
D: R3[X] ---> R2[X]
   P ---> P'

T: M2(R) ---> R
   M ---> tr(M) tr: trace

F: R2 ---> R2
   (x,y) ---> (x+y, x-3y)

Posté par
Philippe101
re : linearité 22-03-07 à 14:45

bonjour,

applique simplement la définition

f linéaire si
pour tt x, y de l'ensemble source et tt , réels
f(x+y)=f(x)+f(y)

Posté par
romu
re : linearité 22-03-07 à 14:55

Pour D: R3[X] ---> R2[X]
            P ---> P'

on vérifie:

1)l'additivité:

Soient P,Q deux polynômes de R3[X],
on a D(P+Q) = (P+Q)'  
            = P'+ Q'
(c'est une propriété de la dérivée d'un polynôme, pas difficile à montrer si tu connais la définition de la dérivée d'un polynôme)
et P'+ Q' = D(P) + D(Q)
donc on a bien   D(P+Q) = D(P) + D(Q)  (1)

2)l'homogénéité:

Soient P un polynôme de R3[X], et \lambda un réel,
on a D(\lambda P) = (\lambda P)'
                  = \lambda P'
(une autre propriété de la dérivée d'un polynôme qui se démontre aussi directement à partir de la définition de la dérivée d'un polynôme)
et   \lambda P' = \lambda D(P)
donc on a bien D(\lambda P) = \lambda D(P) (2)

(1) et (2) entraîne que D est linéaire.

Posté par
darchov
re : linearité 22-03-07 à 14:58

pouvez me detaillez les autres aussi car quand moi j'essaye de les faire je n'arrive pas a voir ce qu'il faut que j parvienne a demontrer et le chemin pour y parvenir est encore flou

Posté par
romu
re : linearité 22-03-07 à 15:01

Pour T: M2(R) ---> R
            M ---> tr(M) tr: trace

1) additivité
il faut que tu montres que pour deux matrices M et N de M2(R),
on a tr(M+N) = tr(M) + tr(N) (1)

2) homogénéité
il faut que tu montres que pour une matrice M de M2(R) et un réel \lambda,
on a tr(\lambda M) = \lambda tr(M) (2)

(1) et (2) entraîne que tr est linéaire.

Posté par
romu
re : linearité 22-03-07 à 15:09

Pour F: R2 ---> R2
      (x,y) ---> (x+y, x-3y)


1) additivité
il faut que tu montres que pour deux vecteurs (x_1,x_2),\ (y_1,y_2) de R2,
on a F\[(x_1,x_2)+(y_1,y_2)\] = F(x_1 + y_1, x_2 + y_2) = F(x_1,x_2)+ F(y_1,y_2) (1)

2) homogénéité
il faut que tu montres que pour un vecteur (x,y) de R2 et un réel \lambda,
on a F(\lambda (x,y)) = \lambda F(x,y) (2)

(1) et (2) entraîne que F est linéaire.

Posté par
romu
re : linearité 22-03-07 à 15:19

toujours flou?
essaye de faire 1) et 2) pour la trace
si tu vois pas du tout prends deux matrices de R2 M et N (celles que tu ceux)
additionne les et compare la tr(M+N) et tr(M)+tr(N).
si tu vois pas comment rédiger écris tes deux matrices sous forme (m_{ij}) et (n_{ij}), la trace de M par exemple, c'est les m_{11} + m_{22}.

Posté par
romu
re : linearité 22-03-07 à 15:20

celles que tu veux pardon dans M2(R)

Posté par
darchov
re : linearité 22-03-07 à 17:29

j'ai pris deux matrice
M a11 b12         N a'11 a'12
  a21 a22           a'21 a'22


M+N a11+a'11  a12+a'12
    a21+a'21  a22+a'22

tr (M+N)= (a11+a'11)+(a22+a'22)
tr M = a11+a22 tr N = a'11+a'22
tr M+trN = a11+a22+a'11+a'22

c bon ça ?

Posté par
romu
re : linearité 22-03-07 à 17:49

vi
et t'en déduis facilement que

tr (M+N)= (a11+a'11)+(a22+a'22) = (a11+a22) + (a'11+a'22) = tr(M) + tr(N)

apres tu n'as plus qu à montrer 2), qui n est pas plus difficile
afin d affirmer que tr est une application linéaire.

Posté par
darchov
re : linearité 22-03-07 à 19:31

pour F je nages un peu peux tu me donner un coup de main

Posté par
romu
re : linearité 22-03-07 à 19:52

Pour F: R2 ---> R2
      (x,y) ---> (x+y, x-3y)


1) additivité

Soient (x_1,x_2), (y_1,y_2)deux vecteurs de R2
On a
F[(x_1,x_2)+(y_1,y_2)]

= F[(x_1+y_1, x_2+y_2)] (addition dans R2)

= [(x_1+y_1)+(x_2+y_2), (x_1+y_1) - 3 (x_2+y_2)] (définition de F)

= (x_1+y_1+x_2+y_2,x_1 + y_1 - 3x_2 - 3y_2) (en virant les parenthèses)

= [(x_1+x_2)+(y_1+y_2),(x_1-3x_2)+ (y_1-3y_2)] (en réordonnant les termes)

= (x_1+x_2,x_1-3x_2) + (y_1+y_2,y_1-3y_2) (addition dans R2)
= F(x_1,x_2) + F(y_1,y_2) (définition de F)

Donc  F[(x_1,x_2)+(y_1,y_2)] = F(x_1,x_2) + F(y_1,y_2)   (1)

Essaie de montrer 2), avec le même genre de raisonnement.
Beaucoup d applications linéaires ce démontre de cette façon.

Posté par
darchov
re : linearité 22-03-07 à 19:57

oki je vais essayer et si je rencontre un probleme je reviens te voir

Posté par
romu
re : linearité 22-03-07 à 20:04

si ce n est pas évident pour toi, tu peux aussi t amuser à démontrer (exercice) que la définition de Philippe et celle que je te donne sont équivalentes

Soit f une application de E dans F, E et F étant des espaces vectoriels sur un corps K.
On dit que f est linéaire si

pour tout vecteur x,y de E, et pour tout \lambda de K,
on a
1) f(x+y) = f(x)+f(y)
et
2) f(\lambda x) = \lambda f(x)

OU encore une autre définition équivalente :

pour tout vecteur x,y de E, et pour tout \lambda de K,
on a  f(x+\lambda y) = f(x)+\lambda f(y)

Posté par
darchov
re : linearité 23-03-07 à 17:04

pour ton exo ça va ms pour celle la j'ai un ptit soucis :
  
I : C([0,1],R) ---> R
    F ---> integrale de 0 à 1 de f(t)dt

Posté par
romu
re : linearité 23-03-07 à 19:01

Pour
 I :  \mathcal{C}([0,1],\mathbb{R})  \longrightarrow \mathbb{R}
         f  \longmapsto \quad \int_0^1 f(t)dt \newline

Posté par
romu
re : linearité 23-03-07 à 19:01

zut

Posté par
romu
re : linearité 23-03-07 à 19:19

Pour I : C([0,1],R) ---> R
                  f ---> integrale de 0 à 1 de f(t)dt

Soient deux vecteurs f,g de C([0,1],R), et un réel \lambda.

On a

 I(f+\lambda g)

= \quad \int_0^1 (f+\lambda g)(t) dt    (définition de I)

= \quad \int_0^1 [f(t)+\lambda g(t)] dt    (propriétés des fonctions)

= \quad \int_0^1 f(t) dt+ \quad \int_0^1 \lambda g(t) dt    (additivité de l'intégrale)

= \quad \int_0^1 f(t) dt+ \lambda \quad \int_0^1 g(t) dt    (homogénéité de l'intégrale)

= I(f) + \lambda I(g)    (définition de I)

donc I(f+\lambda g) = I(f) + \lambda I(g)

donc I est une application linéaire.



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