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Niveau Maths sup
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Problème de rang

Posté par
1 Schumi 1
08-07-07 à 09:48

Bonjour à tous,

Désolé de vous déranger, mais vu que ce matin le forum est légèrment déserté, je pose ma question.

J'ai un gros problème avec les rangs. Un peu le même type que celui que j'avais avec les dimensions.
Comment est-ce qu'on fait pour déterminer le rang d'une famille? d'une application?
Je connais la définition, mais dans la pratique j'arrive pas trop à l'appliquer. Quelqu'un (quelques uns ) peut-ils (peuvent-ils) m'aider à surmonter cette difficulté?

Merci d'avance à tous pour votre compassion () et votre patience.


Ayoub.

Posté par
raymond Correcteur
Re : Problème de rang 08-07-07 à 10:49

Bonjour.

Le sujet est vaste et il serait plus simple de travailler sur quelques exemples qui te posent problème.
Malgré tout, voici quelques pistes préliminaires.

¤ Soit E un K-espace vectoriel de dimension n > 1, 3$\scr{F} = 3$u_1, ... , 3$u_p une famille de E. Posons r = rg(3$\scr{F}). On a forcément
r < min{n,p}
r = dim[vect(2$\scr{F})]

¤ Si u est une application linéaire d'un K-espace vectoriel E de dimension p dans un K-espace vectoriel F de dimension q, le rang r de u est le rang de l'image par u d'une base quelconque de E. Donc, c'est le rang d'une famille de p vecteurs d'un espace de dimension q : r < min{p,q}.

A plus RR.

Posté par
Rouliane
re : Problème de rang 08-07-07 à 10:55

Bonjour,

Le rang d'une application linéaire de E dans F, c'est la dimension de Imf.

Or si on note (e_1 , e_2 , ... e_n)
 \\ une base de E, on a Imf=vect<f(e_1) , f(e_2) , ... f(e_n)>

Comme le rang est la dimension de Imf, il reste à déterminer une base de Imf.

On peut aussi se servir des matrices pour étudier le rang d'une AL.

Mais d'autres t'en parleront bien mieux que moi

Posté par
Rouliane
re : Problème de rang 08-07-07 à 10:55

Salut Raymond !

Ben voilà c'est bien mieux expliqué que moi

Posté par
raymond Correcteur
re : Problème de rang 08-07-07 à 11:11

Bonjour Rouliane.

Je n'ai pas mieux expliqué que toi, je trouve que nos deux messages se complètent bien. Je pense que 1 shumi 1 nous donnera quelques exercices d'application pour éclairer ces notions.

A plus RR.

Posté par
1 Schumi 1
re : Problème de rang 08-07-07 à 14:09

Tu penses bien Raymond.
Merci à vous deux pour ces explications.

Exemple(s) donc puisque c'est si gentillement demandé.

dans \mathbb{R}^4 : \textrm \mathfrak{F}=\((1,0,1,0), (1,1,0,0), (-1,-1,1,0), (0,0,2,0) \)

J'en ai d'autres, mais un à la fois.


Ayoub.

Posté par
Nightmare
re : Problème de rang 08-07-07 à 14:27

Salut Ayoub

Ta famille est libre et de cardinal maximal donc c'est une base de vect(F).
On a alors rg(F)=dim(vect(F))=card(F)=4.

Posté par
1 Schumi 1
re : Problème de rang 08-07-07 à 14:34

Bonjour Night',
Elle peut pas être libre puisque:

0(1,0,1,0)+ (1,1,0,0) - (-1,-1,1,0) + 1/2 (0,0,2,0) = (0,0,0,0).

Je me suis encore viandé ou ya un truc que j'ai pas compris?

Posté par
Nightmare
re : Problème de rang 08-07-07 à 14:37

Ta somme ne donne pas le vecteur nul mais (2,2,2,0) !

Posté par
Ksilver
re : Problème de rang 08-07-07 à 14:37

non tu as raison Schumi, ta famille est de rang 3, nightmare a juste oublié la jolie colone de zéro ^^

Posté par
Rouliane
re : Problème de rang 08-07-07 à 14:38

Bonjour,

Dans ton dernier message, c'est faux ,  revérifie

Posté par
veleda
re : Problème de rang 08-07-07 à 14:38

bonjour 1Schumi1
me voilà de retour aprés quelques jours de vacances en bord de mer,je constate que tu es toujours au travail
pour ton exercice tu peux commencer par remarquer que si F est la famille (v1,v2,v3,v4) v4=2(v2+v3)
il reste à voir si (v1,v2,v3) est une famille libre
(sauf erreur de ma part)
Edit Kaiser

Posté par
Nightmare
re : Problème de rang 08-07-07 à 14:39

Oups oui, les 0

Posté par
1 Schumi 1
re : Problème de rang 08-07-07 à 14:39

0(1,0,1,0)+ (1,1,0,0) + (-1,-1,1,0) - 1/2 (0,0,2,0) = (0,0,0,0)

Erreur de signe.

Posté par
veleda
re : Problème de rang 08-07-07 à 14:43

j'ai encore des erreurs de frappe désolée

Posté par
1 Schumi 1
re : Problème de rang 08-07-07 à 14:45

On va mettre ça sr le compte des vacances.

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Problème de rang 08-07-07 à 14:48

Bonjour à vous tous!

Veleda> Ca va? Tu es toute bronzée?
Ayoub> Toujours dans la "géométrie" à ce que je vois?

Posté par
1 Schumi 1
re : Problème de rang 08-07-07 à 14:50

C'est pas gentil. J'essaie d'en finir. Je pense que d'ici à mardi, j'en aurai fini une bonne fois pour toute.

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Problème de rang 08-07-07 à 14:57

Moi, pas gentil?

Posté par
1 Schumi 1
re : Problème de rang 08-07-07 à 15:19

La liberté de (v_1,v_2,v_3) est casi triviale.
Pour conclure, qu'est ce qu'on dit? (v_1,v_2,v_3) est une famille libre (et génératrice ?) de Vect(F).
Par suite dim(vect(F))=3.

C'est bon?

Posté par
veleda
re : Problème de rang 08-07-07 à 15:47

oui la famille (v1,v2,v3) est libre (et génératrice)donc dim (vect(F))=3
>>Tigweg oui il a fait beau mais la mer du nord ce n'est pas la méditerranée c'est plus vivifiant mais l'on bronze moins

Posté par
1 Schumi 1
re : Problème de rang 08-07-07 à 16:23

Si demain, je postes des exos (et ma correction avec) ça vous dérangera pas trop de les corriger, svp?

Posté par
Rouliane
re : Problème de rang 08-07-07 à 16:48

Ca a l'air de déranger apparemment

Pour ma part, je pourrais regarder ça dans la mesure de mes possibilités

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Problème de rang 08-07-07 à 19:39

En ce qui me concerne, avec plaisir!

Posté par
veleda
re : Problème de rang 08-07-07 à 21:38

d'accord pour corriger

Posté par
1 Schumi 1
re : Problème de rang 09-07-07 à 12:57

Merci.

Voilà le deuxième:
dans \textrm\mathbb{C}[X] : \mathfrak{F}=(X^2+X+1,X^2+3X+1,2X,X^3+3)

Comme \textrm X^2+3X+1=X^2+X+1+2X, on en déduit que \textrm Vect(X^2+X+1,X^2+3X+1,2X,X^3+3)=Vect(X^2+X+1,2X,X^3+3).

Cette famille est libre, donc \textrm rg(\mathfrak{F})=3

C'est bon?


Ayoub.

Posté par
Ksilver
re : Problème de rang 09-07-07 à 13:02

tous a fait !

je dirais meme plus "cette famille est libre car échelonée en degré" ^^

Posté par
1 Schumi 1
re : Problème de rang 09-07-07 à 13:25

Encore un petit pour la route:

Dans \textrm \mathfrak{L}(\mathbb{R}^4,\mathbb{R}) on considère \textrm \mathfrak{F}=(\phi_1,\phi_2,\phi_3,\phi_4)
\textrm \phi_1(x,y,z,t)=x+z
\textrm \phi_2(x,y,z,t)=-x+2y
\textrm \phi_3(x,y,z,t)=x+y-z+t
\textrm \phi_4(x,y,z,t)=y+t

\textrm \lambda_1\phi_1+\lambda_2\phi_2+\lambda_3\phi_3+\lambda_4\phi_4=0 \\ \Longleftrightarrow x(\lambda_1-\lambda_2+\lambda_3)+y(2\lambda_2+\lambda_3+\lambda_4)+z(\lambda_1-\lambda_3)+t(\lambda_3+\lambda_4)=0

En prenant successivement les couples (1,0,0,0) ; (0,1,0,0) ; (0,0,1,0) et (0,0,0,1) on obtient que :
\textrm \{\lambda_1-\lambda_2+\lambda_3=0 \\ \lambda_2+\lambda_3+\lambda_4=0 \\ \lambda_1-\lambda_3=0 \\ \lambda_3+\lambda_4=0
En résolvant le système, on trouve \textrm \lambda_1=\lambda_2=\lambda_3=\lambda_4=0

\textrm \mathfrak{F} est donc libre et par suite \textrm rg(\mathfrak{F})=4

C'est bon?


Ayoub.

Posté par
Ksilver
re : Problème de rang 09-07-07 à 13:50

oui c'est exacte.

Posté par
1 Schumi 1
re : Problème de rang 09-07-07 à 13:53

Bon, je pense avoir compris. En général, on cherche si la famille est libre. Si c'est le cas, alors le rang de la famille est le nombre d'élément de celui-ci (c'est une base de Vect(F)). Dans le cas contraire, on cherche les éléments qui peuvent s'exprimer en fonction des autres. On "libère" ainsi la famille tout en vérifiant qu'elle reste géné de vec(F). On conclut alors.

Grosso modo, c'est bien ça?

Posté par
veleda
re : Problème de rang 09-07-07 à 14:29

bonjour,
j'arrive trop tard,je suis d'accord avec ton post de 13h53
une petite remarque (1,0,0,0) est un 4-uplet pas un couple idem pour les suivants
tu t'attaques à quoi maintenant?

Posté par
Ksilver
re : Problème de rang 09-07-07 à 14:34

oui c'est bien ca, sachant qu'il y aussi des methodes plus algoritmique pour faire cela (cf pivot de gauss), mais à la main elle sont pas forcement plus intéressante.

Posté par
1 Schumi 1
re : Problème de rang 09-07-07 à 19:41

Je continue dans ma foulée. Mais maintenant, rang d'une application linéaire. Je termine l'exo et je le poste ainsi que ma réponse.

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Problème de rang 09-07-07 à 20:04

Bonsoir tout le monde!

Ayoub> J'ai l'impression que tu commences à prendre goût aux espaces vectoriels dis-donc!
Mes prévisions se réaliseraient-elles plus tôt que prévu?

Tigweg

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : Problème de rang 09-07-07 à 20:06

Salut LE TIGRE

Posté par
1 Schumi 1
re : Problème de rang 09-07-07 à 20:07

Te réjouis pas trop vite. Demain soir, j'arrête et je passe à l'analyse.
Mais ce n'est pas sans regrets.
Tu as cependant raison en partie: J'ai pas trop en vie d'arrêter l'algèbre tout de suite, j'ai envie de faire les matrices. Le problème c'est qu'en prépa on commence avec l'analyse. On peut pas toujours faire ce qu'on veut.

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Problème de rang 09-07-07 à 20:12

11$\red Salut\;\; MONROW !!!!!!!!!!!!!!!







Ayoub> Oui mais l'analyse c'est facile, c'est juste le prolongement de ce que tu as fait en Terminale, il n'y a que très peu de nouvelles façons de raisonner(à l'exception de la convergence uniforme, dirais-je).

Travaille donc les matrices si c'est ton voeu le plus cher!

Posté par
1 Schumi 1
re : Problème de rang 09-07-07 à 20:14

Si c'est facil, je vais le faire rapidement et vais revenir en flèche sur les matrices.


Ayoub.

P.S: T'es pas censé répliqué "salut marylin" ?

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Problème de rang 09-07-07 à 20:17

j'ai décidé d'arrêter les hostilités .Cela dit, je l'ai quand même écrit en rouge, ça ne vous aura pas échappé!

Au fait ce théorème de Bernstein, ça avance Monrow?

Posté par
1 Schumi 1
re : Problème de rang 09-07-07 à 20:18

C'est qui encore celui-là?

Posté par
Ksilver
re : Problème de rang 09-07-07 à 20:19

"Le problème c'est qu'en prépa on commence avec l'analyse."


par forcement, de ce que j'ai vu y a deux grande école : certain prof préfaire ne pas trop brusquer leur éleves et commence donc par ce qu'ils connaissent déja un peu, ie l'analyse. (genre la trigo c'est pas mal pour commencer dans cette optique... )

d'autre partet au contraire du principe qu'il vaut mieux un maximum de rupture avec le secondaire, et commence directe par l'algèbre la plus formelle qui soit (enfin dans le programe de sup hein ^^ ) : les structures algébrique par exemple. ou de la logique formelle ou ce genre de chose.

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : Problème de rang 09-07-07 à 20:21

hmmmmmm et:

- continuité uniforme
- La heine
- Théorème de Bolzano-Weierstrass je ne sais même lire son nom

Posté par
1 Schumi 1
re : Problème de rang 09-07-07 à 20:21

Dans la prépa où je vais en tous cas, il commence avec la sujection injection, ... puis c'est complexes et géométrie plane et par suite c'est l'analyse.
L'algèbre c'est la fin d'année.

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Problème de rang 09-07-07 à 20:21



Ayoub> Injection/Surjection [Démonstration]


Citation :
Bonjour à tous,

dans le même ordre d'idées on a aussi le théorème de Bernstein selon lequel si E et F sont deux ensembles et s'il existe une injection de chacun d'entre eux dans l'autre, alors il existe une bijection de E dans F.

Joli, non? (et tellement intuitif!)
En plus la démo n'est pas très difficile(niveau sup)

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Problème de rang 09-07-07 à 20:23

Monrow> Oui mais ces notions sont assez intuitives et ne nécssitent aucun outil sophistiqué, ni des capacités d'abstraction démesurées

Posté par
1 Schumi 1
re : Problème de rang 09-07-07 à 20:24

Kévin, lui, il m'avait déjà donné son pdf avec la démo au propre et un exemple.

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : Problème de rang 09-07-07 à 20:25

J'ai eu des cheveux blancs avec ces chapitres

Pour Bernstein c'est ok

Posté par
1 Schumi 1
re : Problème de rang 09-07-07 à 20:27

Citation :
J'ai eu des cheveux blancs avec ces chapitres


Et moi avec tes énigmes.

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : Problème de rang 09-07-07 à 20:28

ben non non, essaie et tu verras... surtout celle de Marcel

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Problème de rang 09-07-07 à 20:41

Kévin, lui, il m'avait déjà donné son pdf avec la démo au propre et un exemple.

-> Rôôôh, c'est la solution de facilité, ça!
Il vaut mieux comparer les approches!

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