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produit scalaire et matrices

Posté par
stokastik
12-10-06 à 21:42


Bonsoir,

On peut voir que pour la norme euclidienne sur \mathbb{R}^n, pour toute matrice A \quad n \times p et tout h \in \mathbb{R}^p, on a ||Ah||^2=\sum_{i=1}^n\langle a_i,h \rangle^2, où a_i est la i-ième colonne de A.  
Cela est-il toujours vrai pour un produit scalaire quelconque ?

Posté par ApHo (invité)Pas convaincu 13-10-06 à 11:07

J'ai bêtement testé avec A = \[\array{1 2\\0 1}\] et h = [tex]\[\array{1\\2}\].
Je trouve respectivement (1x1+2x2)²+(1x0+2x1)²=29 et (1x1+0x2)²+(2x1+1x2)²=17 pour chaque membre...
Où est mon erreur ?

Posté par
stokastik
re : produit scalaire et matrices 13-10-06 à 11:50


Ce que j'ai écrit est simple à vérifier, tu t'es planté dans tes calculs peut-être.

Posté par ApHo (invité)transposée ? 14-10-06 à 10:17

Ça y est, j'ai compris mon erreur :
votre formule est correcte si ai est le i-ème vecteur-colonne de la transposée de A.
Évidemment, seulement pour ||.||2 puisque vous faites une somme de carrés. Il suffit de prendre un contre-exemple, me semble-t-il...

Posté par
stokastik
re : produit scalaire et matrices 14-10-06 à 10:31


Oui un contre-exemple, tu en as un ?

Posté par ApHo (invité)exemple 14-10-06 à 11:52

On peut prendre à peu près n'importe quoi, c'est rare que ça marche !
ex en dim 2 : A=Id, h=un vecteur de base. ||Ah|| = 1.
Avec la norme 1 : Somme = 2.
Avec la norme 2 : Somme = 1.
Avec la norme sup : Somme = 5/4.

Posté par
stokastik
re : produit scalaire et matrices 14-10-06 à 12:34


Qu'est-ce que tu racontes ? Tu n'as pas compris le problème. Il faut partir d'un produit scalaire et prendre la norme associée à ce produit scalaire.

Posté par ApHo (invité)! ! 15-10-06 à 12:56

Au cas où je n'ai pas été assez explicite :
||Ah||1 = ||Ah||2 = ||Ah|| = 1 ;
\sum_{i=1}^2 <a_i,h>_1^2 = 2
\sum_{i=1}^2 <a_i,h>_2^2 = 1
\sum_{i=1}^2 <a_i,h>_\infty^2 = \frac{5}{4}

Je trouve que vous y allez fort...
1) Vous proposez un énoncé faux ;
2) Vous ne prenez même pas la peine de refaire le calcul que je vous ai proposé et qui vous l'aurait montré ; au lieu de cela vous attendez que je me casse la tête à deviner tout seul votre erreur ;
3) Incapable de prendre le premier contre-exemple venu, vous me sommez d'en exhiber un, que vous ne semblez, à nouveau, même pas avoir refait.

Cette approche ne me semble pas convenir à un échange constructif.

Posté par
stokastik
re : produit scalaire et matrices 15-10-06 à 13:48


Ah parce que les normes 1 et sup sont associées à des produits scalaires maintenant ? C'est une réforme des mathématiques ?

Tu peux expliquer comment sont définis \langle x,y\rangle_1 et \langle x,y\rangle_{\infty} ?

Posté par
stokastik
re : produit scalaire et matrices 15-10-06 à 14:02


Pour ceux qui ont des souvenirs d'algèbre bilinéaire et qui réfléchissent avant d'être surs d'eux, on n'a pas un résultat du genre : tout produit scalaire s'écrit \langle Sx, Sy \rangle\langle \dot , \dot \rangle est le produit scalaire usuel ?

Posté par
stokastik
re : produit scalaire et matrices 15-10-06 à 14:02


.. et où S est une matrice symétrique.

Posté par
stokastik
re : produit scalaire et matrices 15-10-06 à 14:08


Si M est une matrice symétrique est-il vrai qu'il existe S symétrique telle que M=S² ? Je crois que oui si M est définie positive mais sinon ?

Enfin seul le cas M définie positive m'intéresse en fait, car si M représente la matrice du produit scalaire, on a bien le produit scalaire qui s'écrit \langle Sx, Sy \rangle si je ne me trompe pas ? Dis-je des bêtises ?

Posté par
stokastik
re : produit scalaire et matrices 15-10-06 à 14:48


Bon si je ne me trompe pas.

Je prends sur \mathbb{R}^2 le produit scalaire B(x,y)=\left\langle \left(\begin{array}{cc}2 & 1 \\ 1 & 1\end{array}\right)x, \left(\begin{array}{cc}2 & 1 \\ 1 & 1\end{array}\right)y \right\rangle, qui est aussi B(x,y)=\left\langle x, \left(\begin{array}{cc}5 & 3 \\ 3 & 2\end{array}\right)y \right\rangle.

Je prends h=(0, 1) et A=\left(\begin{array}{cc}1 & 1 \\ 1 & 1\end{array}\right). Avec cela Ah=(1,1) et (1,1) est aussi chacune des deux lignes a_1 et a_2 de A.

On trouve alors ||Ah||^2=\left\langle (1,1),(8,5)\right\rangle=13 et (a_1,h)=(a_2,h), et ainsi on n'a pas ||Ah||^2=\sum_{i=1}^2\langle%20a_i,h%20\rangle^2 parce que le membre de droite est un entier pair.


Conclusion :

L'égalité ||Ah||^2=\sum_{i=1}^n\langle%20a_i,h%20\rangle^2 est fausse en général. On peut voir qu'elle vraie cependant si la matrice du produit scalaire est diagnoale.

Maintenant je me demande :

Quelle est la formule analigue à ||Ah||^2=\sum_{i=1}^n\langle%20a_i,h%20\rangle^2 pour un produit scalaire quelconque ?



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