Cours
L’espace vectoriel \(\mathbb{R}^n\)
- Notations
- Notation du sous-espace engendré
Plan
1 L’espace vectoriel \(\mathbb{R}^n\)
1.1 L’ensemble \(\mathbb{R}^n\)
1.2 Opérations sur \(\mathbb{R}^n\)
1.3 Combinaisons linéaires de vecteurs de \(\mathbb{R}^n\)
2 Sous-espaces vectoriels de \(\mathbb{R}^n\)
2.1 Définition et caractérisation
2.2 Sous-espaces engendrés
2.3 Intersection de sous-espaces vectoriels
3 Familles de vecteurs
3.1 Familles génératrices
3.2 Familles libres, familles liées
4 Bases
5 Dimension des sous-espaces vectoriels de \(\mathbb{R}^n\)
5.1 Théorème de la base extraite
5.2 Dimension
5.3 Dimension et bases
5.4 Dimension des sous-espaces vectoriels de \(\mathbb{R}^n\)
6 Déterminant d’une famille de vecteurs dans une base
Objectifs
Espace vectoriel réel \(\mathbb{R}^n\)
Opérations, combinaisons linéaires et colinéarité
Opérations, base canonique et dimension de \(\mathbb{R}^n\)
Connaître les opérations dans l’espace vectoriel \(\mathbb{R}^n\), la base canonique de \(\mathbb{R}^n\), la dimension de \(\mathbb{R}^n\).
Connaître · L’espace vectoriel \(\mathbb{R}^n\), Base, Dimension d’un sous-espace vectoriel
Combinaison linéaire d’autres vecteurs
Savoir montrer qu’un vecteur est une combinaison linéaire d’autres vecteurs.
Appliquer · Combinaison linéaire
Colinéarité de deux vecteurs
Savoir montrer que deux vecteurs sont colinéaires.
Appliquer · Colinéarité
Démonstration d’un sous-espace vectoriel
Par définition ou caractérisation
Savoir démontrer qu’un ensemble \(F\) est un sous-espace vectoriel d’un espace vectoriel \(E\), en utilisant la définition ou la caractérisation.
Appliquer · Sous-espaces vectoriels de \(\mathbb{R}^n\)
Ensemble de solutions
En remarquant que \(F\) est l’ensemble des solutions d’un système linéaire homogène.
Reconnaître · Ensemble des solutions d’un système linéaire homogène
Ensemble de combinaisons linéaires
En remarquant que \(F\) est l’ensemble de combinaisons linéaires de vecteurs, c’est à dire que l’on a : \(F=\operatorname{Vect}(S)\).
Reconnaître · Sous-espace vectoriel engendré
Intersection de sous-espaces vectoriels
En remarquant que \(F\) est l’intersection de sous-espaces vectoriels de \(\mathbb{R}^n\).
Reconnaître · Intersection de sous-espaces vectoriels
Familles de vecteurs
Famille génératrice
Savoir montrer qu’une famille de vecteurs est une famille génératrice d’un espace vectoriel.
Appliquer · Famille génératrice
Expressions avec \(\operatorname{Vect}\)
Comprendre les expressions \(E=\operatorname{Vect}(S)\) et \(u\in\operatorname{Vect}(S)\). Par exemple, savoir que si \(u_1\) est colinéaire à un vecteur non nul \(u_3\) et si \(u_4\in\operatorname{Vect}(u_2,u_3)\), alors \(\operatorname{Vect}(u_1,u_2,u_3,u_4)=\operatorname{Vect}(u_2,u_3)\).
Reconnaître · Sous-espace vectoriel engendré
Famille libre ou liée
Savoir montrer qu’une famille de vecteurs est libre (ou liée).
Appliquer · Familles libres et familles liées de vecteurs
Coordonnées dans une base
Savoir déterminer les coordonnées d’un vecteur dans une base.
Déterminer · Coordonnées d’un vecteur dans une base
Déterminant d’une famille dans une base
Savoir calculer le déterminant d’une famille de vecteurs dans une base.
Calculer · Déterminant d’une famille de vecteurs dans une base
Dimension des sous-espaces vectoriels de \(\mathbb{R}^n\)
Théorèmes de la base extraite et incomplète
Connaître le théorème de la base extraite, le théorème de la base incomplète.
Connaître · Théorème de la base extraite, Complétion d’une famille libre en base
Dimension d’un sous-espace vectoriel
Savoir déterminer la dimension d’un sous-espace vectoriel.
Déterminer · Dimension d’un sous-espace vectoriel
Nombre de vecteurs d’une famille libre
Savoir que dans un espace de dimension \(p\), le nombre de vecteurs d’une famille libre est au plus \(p\).
Connaître · Bornes sur les familles libres et génératrices
Nombre de vecteurs d’une famille génératrice
Savoir que dans un espace de dimension \(p\), le nombre de vecteurs d’une famille génératrice est au moins \(p\).
Connaître · Bornes sur les familles libres et génératrices
Nombre de vecteurs d’une base
Savoir que dans un espace de dimension \(p\), toute base compte exactement \(p\) vecteurs.
Connaître · Caractérisation d’une base par la dimension
Démonstration qu’une famille est une base
Par la définition
À l’aide de la définition.
Appliquer · Base d’un sous-espace vectoriel
Par la caractérisation
À l’aide de la caractérisation.
Appliquer · Caractérisation d’une base par l’unicité des coordonnées
Par la dimension
À l’aide de la propriété suivante : la famille est libre (ou génératrice) et le nombre de vecteurs de cette famille correspondant à la dimension de \(E\).
Appliquer · Caractérisation d’une base par la dimension
Par un déterminant
À l’aide d’un déterminant.
Appliquer · Critère de base par un déterminant relatif