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Niveau Reprise d'études
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Translation

Posté par Profil Ramanujan 22-11-18 à 13:50

Bonjour,

Mon sujet CAPES a atteint le maximum de post possible. J'ai bien avancé mais je bloque à la question suivante.

On rappelle que G est le groupe des isométries affines f de \R^2 telles que f(\Z^2) = \Z^2

Soit t la translation de vecteur  \begin{pmatrix}{x\\y \end{pmatrix} . Montrer que t \in G si et seulement si  \begin{pmatrix}{x\\y\end{pmatrix} \in G

=> Soit t \in G. Alors t est une isométrie affine qui vérifie t(\Z^2) = \Z^2

Je comprends pas pourquoi il faut montrer qu'un vecteur appartiennent au groupe des isométries pour moi ça n'a pas de sens

malou edit > ceci est la suite de CAPES maths 1  2017

Posté par
lafol Moderateur
re : Translation 22-11-18 à 13:59

faudrait vraiment que tu passes chez un ophtalmo ....

Translation

Posté par Profil Ramanujanre : Translation 22-11-18 à 18:04

Ah

=>
Soit t \in G alors : t(\Z^2) = \Z^2 donc t(O) \in \Z^2

Or t(O) =  \begin{pmatrix}{x\\y \end{pmatrix} \in \Z^2

On a montré la première implication.

<=

Soit  \begin{pmatrix}{x\\y \end{pmatrix} \in \Z^2

Il faut montrer que t \in G soit que t(\Z^2) = \Z^2

Montrons t(\Z^2) \subset \Z^2

Soit X= \begin{pmatrix}{a\\b \end{pmatrix}  \in \Z^2

Alors t(X)=\begin{pmatrix}{a+x\\b+y \end{pmatrix}  \in \Z^2

On a montré t(\Z^2) \subset \Z^2

Enfin montrons : \Z^2 \subset t(\Z^2)

Soit X = \begin{pmatrix}{a\\b \end{pmatrix}  \in \Z^2 je dois montrer qu'il existe un Y \in \Z^2 tel que : t(Y)

Il suffit de prendre Y = \begin{pmatrix}{a-x\\b-y \end{pmatrix} alors t(Y)=X

L'équivalence est démontrée

Posté par Profil Ramanujanre : Translation 22-11-18 à 21:16

Soit f un élément de G et t' la translation de vecteur - f(O). Montrer que t' est élément de G et que g=t' o f est un élément de G_0

f \in G donc f(O) \in \Z^2 donc -f(O) \in \Z^2
D'après la question précédente cela implique que t' \in G

Je veux montrer que g=t' o f \in G_0

Je bloque ici : g(O)= t'(f(O)) = je vois pas comment continuer.

Posté par Profil Ramanujanre : Translation 22-11-18 à 21:37

Ah j'ai trouvé en fait :

Si - f(O) =   \begin{pmatrix}{\alpha\\ \beta \end{pmatrix}

Alors t' (f(O)) =  \begin{pmatrix}{\alpha - \alpha \\ \beta - \beta \end{pmatrix} = O

Posté par Profil Ramanujanre : Translation 22-11-18 à 23:29

Je bloque à la dernière question de cette partie :

Montrer que tout élément f de G s'écrit de façon unique f = t \ o \ g avec t translation de vecteur dans \Z^2 et g élément de G_0

Posté par
matheuxmatou
re : Translation 22-11-18 à 23:35

comme on ne sait pas qui est G0, on ne risque pas de pouvoir t'aider !

tes énoncés sont toujours aussi incomplets et fouillis !

Posté par Profil Ramanujanre : Translation 22-11-18 à 23:37

G_0 est l'ensemble des isométries affines f de \R^2 telles que f(\Z^2)=\Z^2 et telles que f(O)=O

Posté par
matheuxmatou
re : Translation 22-11-18 à 23:38

ben alors tu as déjà montré l'existence en utilisant la question précédente ...

Posté par
matheuxmatou
re : Translation 22-11-18 à 23:45

ensuite ce n'est pas très dur de montrer qu'en supposant qu'il y a deux décompositions, les deux translations sont égales... et que donc les deux fonctions g aussi

Posté par Profil Ramanujanre : Translation 22-11-18 à 23:51

matheuxmatou @ 22-11-2018 à 23:38

ben alors tu as déjà montré l'existence en utilisant la question précédente ...


J'ai pas compris le rapport avec la question précédente où j'ai :

g = t' o f

Et là je dois montrer qu'il existe t et g  tel que : f=tog

Je vois pas le lien entre les 2 égalités

Posté par
matheuxmatou
re : Translation 22-11-18 à 23:52

ah ben faut quand même faire un effort !
compose dans les deux membres à gauche par la translation de vecteur f(O)
à titre indicatif je te ferait remarquer que c'est la réciproque de t'

Posté par
matheuxmatou
re : Translation 22-11-18 à 23:53

*ferais

Posté par Profil Ramanujanre : Translation 23-11-18 à 00:15

Ah oui merci pour votre aide

Soit t la translation de vecteur f(O) et t' la translation de vecteur - f(O)

Alors : g = t' o f

Composons par t on obtient : t o g  = t o t' o f

La composition d'applications linéaires étant associative :

t o g  = (t o t')  o f = id o f = f

On a montré : f = t o g

Or t est une translation de vecteur f(O) \in \Z^2 car f \in G
Et g \in G_0 d'après la question précédente.

Unicité :

Soit : f = t_1 o g_1 = t_2 o g_2

Comme g_1 \in G_0 alors g_1 (O) =O De même pour g_2
Donc f(O) = t_1 (g_1 (O)) = t_2 (g_2 (O)) = t_1 (O) = t_2 (O)

D'où t_1 = t_2 ce sont les translations de vecteur f(O)

Toute application affine étant bijective t^{-1} existe et :

g_1 = g_2 = t^{-1} o f

On a montré l'unicité.

Posté par Profil Ramanujanre : Translation 23-11-18 à 00:30

Un truc où je suis pas sûr à 100 % :

La composition d'isométries est bien associative ?

Posté par
luzak
re : Translation 23-11-18 à 09:58

Bonjour !
Tu es un vrai champion !
Manipuler des groupes et des matrices et demander après plus de 150 posts si l'opération est associative !

Et si un farceur te répond "non", tu recommences le tout ?

Posté par
matheuxmatou
re : Translation 23-11-18 à 11:34

luzak c'est tentant !

Posté par Profil Ramanujanre : Translation 23-11-18 à 16:36

Bah je savais que le produit de matrice était associatif et la composition des applications j'avais oublié

Je suis à la partie D.

Soit T la surface délimitée par le triangle de R^2 dessiné en rouge. Soit C la carré dessiné ci-dessous.

Justifier que C = \cup_{g \in G_0} g(T)

Je vois pas comment faire.

J'ai démontré que les éléments de G_0 sont :
L'identité, la symétrie orthogonale d'axe y=0, la symétrie orthogonale d'axe x=0, la symétrie centrale de centre O, la symétrie orthogonale d'axe y=x, la rotation de centre O et d'angle \dfrac{\pi}{2}, la rotation de centre O et d'angle \dfrac{-\pi}{2} et la symétrie orthogonale d'axe y=-x

Translation

Posté par Profil Ramanujanre : Translation 23-11-18 à 17:02

Je dois procéder par double inclusion ?

En fait, j'ai l'idée mais je sais pas comment rédiger. On peut reconstruire le carré à partir du triangle rouge en utilisant tous les isométries affines de G_0 mais je sais pas comment le traduire mathématiquement.

Posté par
lionel52
re : Translation 23-11-18 à 17:09

Tu prends ton carré tu numérotes tes sections et tu assignes à chaque numéro la transformation correspondante, pas besoin de faire du calcul différentiel pour démontrer ça, un dessin suffit

Posté par Profil Ramanujanre : Translation 23-11-18 à 17:37

Je vois mais d'habitude pour démonter une égalité d'ensemble on procède par double inclusion.

Ici c'est différent ?

Posté par
lionel52
re : Translation 23-11-18 à 18:18

Tu sais tu peux aussi montrer que a=b en montrant que
a\leq b et b\leq a mais est ce que ca a toujours un interet?...

Posté par Profil Ramanujanre : Translation 23-11-18 à 20:36

Bah non en effet.

1 Identité de T
On obtient 2 par symétrie orthogonale d'axe y=0 de T
On obtient 3 par symétrie orthogonale d'axe x=0 de T
On obtient 4 par symétrie centrale de centre O de T
On obtient 5 par symétrie orthogonale d'axe y=x de T
On obtient 6 par rotation de centre O et d'angle \dfrac{\pi}{2}de T
On obtient 7 par rotation de centre O et d'angle \dfrac{-\pi}{2}de T
On obtient 8 par symétrie orthogonale d'axe y=-xde T

On a reconstruit le carré C en faisant l'image de T par tous les éléments de G_0

Translation

Posté par Profil Ramanujanre : Translation 23-11-18 à 21:24

Montrer que si g_1 et g_2 sont 2 éléments distincts de G_0 alors g_1 (T) \cap g_2(T) est soit un segment soit un point.

C'est facile à voir sur le dessin, mais je vois pas comment le démontrer en général.

Posté par
luzak
re : Translation 24-11-18 à 08:27

Si M\in g_1(T)\cap g_2(T) tu as M=g_1(A)=g_2(B),\;(A,B)\in T^2 donc B=g_2^{-1}\circ g_1 (A).
Il suffit de chercher les points de T dont l'image par un g\in G_0 sont encore dans T.

Posté par Profil Ramanujanre : Translation 24-11-18 à 13:31

Je suis d'accord pour le début.

Mais je comprends pas : "il suffit de chercher les points de T dont l'image par un g \in G_0 sont encore dans T"

Il faut trouver les points A,B tels que : B = g_2 ^{-1} \circ g_1 (A). Je vois pas comment faire.

Posté par
luzak
re : Translation 24-11-18 à 14:36

Tu connais les éléments de G_0.
Pour chacun d'eux tu cherches les points de T dont l'image est encore dans T.

Évidemment ce serait plus simple si tu avais écrit la liste des éléments de G_0 de manière claire : par exemple s_k pour les symétries axiales, r_k pour les rotations.
Chercher les points M\in T tels que g\in G_0\implies g(M)\in T est alors facile : 8 vérifications à faire.

Posté par Profil Ramanujanre : Translation 24-11-18 à 15:06

Ok je vais les écrire sous la forme r_k et s_k

Mais j'ai pas compris le rapport entre ce qu'on cherchait au départ :

Les points (A,B) \in T^2 tels que B=g_2 ^{-1} \circ g_1(A)  et  M\in T tels que g\in G_0\implies g(M)\in T

Et c'est quoi g par rapport à g_1 et g_2 ?

Posté par Profil Ramanujanre : Translation 24-11-18 à 15:27

Ah en fait j'ai compris !

g = g_2 ^{-1} \circ g_1 \in G_0 car G_0 est un groupe.

Mais il y a que 7 vérifications à faire non ? Vu que g_1 \ne g_2 alors g \ne id ?

Posté par Profil Ramanujanre : Translation 24-11-18 à 15:58

L'identité est exclue sinon on aurait ni un point ni un segment.

Si s est la symétrie orthogonale d'axe y=0 on cherche les points de l'ensemble :

E = \{M \in T , s(M) \in T \}

s(M) est le triangle de sommets (0,0) , (0, \dfrac{1}{2}) , (0,-\dfrac{1}{2})

Donc E est un segment.

Mais ceci est-il une démonstration ? J'ai juste fait un dessin.

Posté par Profil Ramanujanre : Translation 24-11-18 à 17:25

Je trouve que pour les symétries orthogonale d'axe y=0, x=0, y=x et y=-xc'est un segment. Ce segment est le segment commun au triangle T et son image par ces symétries.

Pour la symétrie centrale de centre O je trouve que c'est un point (0,0)

Pour les rotations de centre O c'est aussi un point (0,0)

L'identité est exclu car g_1 \ne g_2

Posté par
lionel52
re : Translation 24-11-18 à 17:46

Après je pense que dans lesprit du sujet le dessin suffit !

Posté par
luzak
re : Translation 24-11-18 à 17:54

Comme s'il n'est pas évident que les points en dehors du segment ont une image hors de T !

Posté par Profil Ramanujanre : Translation 24-11-18 à 18:12

Après je me demandais, même si c'est pas demandé ici, comment faire pour démontrer que par exemple :

T de sommets (0,0) , (\dfrac{1}{2},0) et (\dfrac{1}{2},\dfrac{1}{2})

Et T' de sommets (0,0) , (\dfrac{-1}{2},0) et (\dfrac{-1}{2},\dfrac{-1}{2})

S'intersectent en (0,0)

Quelle est la méthode ?

Posté par
luzak
re : Translation 25-11-18 à 09:23

Tu ne sais donc pas écrire la relation définissant un demi-plan ?
Si la frontière a pour équation ax+by+c=0 l'un des demi-plans vérifie  ax+by+c\leqslant0.
Et T n'est que l'intersection de trois demi-plans !

Posté par Profil Ramanujanre : Translation 26-11-18 à 01:05

Ah d'accord, j'avais jamais vu ça sous cet angle. Mais j'ai compris le principe.
Je suis habitué à écrire les droites sous la forme : y = ax + b

Pour ma suite du problème encore une question qui semble évidente mais je vois pas comment le démontrer.

\forall X \in \R^2, on note t_X la translation de vecteur X. Justifier que :

\R^2 = \bigcup_{X \in \Z^2} t_X (C)

Posté par
luzak
re : Translation 26-11-18 à 08:01

Comme d'habitude !

Citation :
Je suis habitué à écrire
et tu perds toutes les parallèles à l'axe des ordonnées, pas très malin !
..................................................................
Une égalité de deux ensembles ? Deux inclusions à établir !
Prends un point M\in\R^2 et montre l'existence de X\in\Z^2,\;K\in C tel que M=t_X(K).
L'autre inclusion étant évidente...

Posté par Profil Ramanujanre : Translation 26-11-18 à 21:34

J'arrive pas à traduire K \in C en équation.

Je prends : M \begin{pmatrix}{x\\y \end{pmatrix}
Et je note t_X la translation de vecteur \begin{pmatrix}{a\\b \end{pmatrix}

Et là je bloque.

Posté par
lafol Moderateur
re : Translation 26-11-18 à 22:01

C'est quand même pas compliqué de voir qu'un point est dans C s'il a ses deux coordonnées entre -1/2 et 1/2, si ?

Posté par
luzak
re : Translation 26-11-18 à 22:57

Et pour t'éviter de "bloquer" encore, ajouter des entiers convenables à x,y pour  arriver à ce que suggère lafol (bonsoir!) devrait être à ta portée !

Posté par Profil Ramanujanre : Translation 27-11-18 à 21:54

J'y arrive pas.

Je sais juste que le points K(x_K , y_K) \in C vérifie :

- \dfrac{1}{2} \leq x_k \leq  \dfrac{1}{2}   et - \dfrac{1}{2} \leq y_k \leq  \dfrac{1}{2}  

Posté par
lafol Moderateur
re : Translation 27-11-18 à 22:22

tu arrives pas à piger qu'en se déplaçant d'une unité à la fois, on devra forcément passer dans un intervalle de largeur 1 ?

Posté par
luzak
re : Translation 27-11-18 à 23:05

Et si  tu cherchais des entiers a,b tels que |x+a|\leqslant\dfrac12,\;|y+b|\leqslant\dfrac12.
En cherchant bien dans tes souvenirs ? Du côté de la notion de "partie entière" ?

Posté par Profil Ramanujanre : Translation 27-11-18 à 23:45

Bah déjà j'ai essayé de comprendre comment obtenir

Posté par Profil Ramanujanre : Translation 27-11-18 à 23:46

Déjà j'arrive pas à comprendre comment vous obtenez :

|x+a|\leqslant\dfrac12,\;|y+b|\leqslant\dfrac12

Posté par Profil Ramanujanre : Translation 27-11-18 à 23:58

Je trouve pas la même chose que vous :

(x,y) = (a+x_k , b+y_k) avec - \dfrac{1}{2} \leq x_k ,y_k\leq \dfrac{1}{2}

Donc a- \dfrac{1}{2} \leq x,y \leq a+\dfrac{1}{2}

Soit : |x-a| \leq \dfrac{1}{2}

Où est mon erreur ?

Posté par Profil Ramanujanre : Translation 28-11-18 à 02:54

Je trouve comme condition :

a - \dfrac{1}{2} \leq x \leq a + \dfrac{1}{2}

Ainsi : a \leq x + \dfrac{1}{2}  \leq a + 1

Ainsi on reconnait l'inégalité de la partie entière et on a forcément :

a = E(x + \dfrac{1}{2} ) \in \Z et b = E(y + \dfrac{1}{2} ) \in \Z

C'est juste ?

Posté par
luzak
re : Translation 28-11-18 à 09:27

Citation :
Je trouve pas la même chose que vous :

C'est nouveau, ça vient de sortir ! (Coluche)
Quand a est entier, -a ne l'est pas !
.......................................................
Citation :
et on a forcément :
Faux ! Réfléchis un peu !

Posté par Profil Ramanujanre : Translation 28-11-18 à 13:38

Bah j'ai pris a au départ et a \ne - a

Je comprends pas l'erreur car :

E(x) \leq x < E(x) + 1

Tout nombre réel est compris entre sa partie entière et sa partie entière + 1 .

Posté par
lionel52
re : Translation 28-11-18 à 13:40

Oui et tu as une inégalité large à droite plus haut..

Genre 1.5 = -0.5 + 2 = 0.5 + 1 donc non ton couple n'est pas unique

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