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ExerciceMaths approfondies, chapitre 6 — Espaces vectoriels · Exercices de synthèse

Exercice 19 Vrai ou faux

Vrai ou faux

Pour chaque affirmation, dire si elle est vraie ou fausse en justifiant la réponse. Dans tout l'exercice, EE désigne un KK-espace vectoriel.

1. Un sous-espace vectoriel de EE contient toujours le vecteur nul.

2. La réunion de deux sous-espaces vectoriels de EE est un sous-espace vectoriel.

3. L'intersection de deux sous-espaces vectoriels de EE est un sous-espace vectoriel.

4. La somme de deux sous-espaces vectoriels de EE est un sous-espace vectoriel.

5. Deux sous-espaces vectoriels dont l'intersection est réduite au vecteur nul sont supplémentaires dans EE.

6. Une famille contenant le vecteur nul est liée.

7. Toute famille libre est génératrice.

8. Dans une base, tout vecteur se décompose d'une unique façon.

9. Une droite du plan ne passant pas par l'origine est un sous-espace vectoriel de ℝ2\mathbb{R}^{2}.

10. Toute partie non vide de EE stable par combinaison linéaire est un sous-espace vectoriel.

Corrigé

1. 𝐕𝐫𝐚𝐢𝐞\boxed{\textbf{Vraie}} C'est la conséquence immédiate de la proposition 1, obtenue en prenant λ=−1K\lambda=-1_{K} et x=yx=y. Le cours en fait le premier réflexe de vérification.

2. 𝐅𝐚𝐮𝐬𝐬𝐞\boxed{\textbf{Fausse}} Deux droites vectorielles distinctes du plan en fournissent un contre-exemple (exercice 4). La proposition 2 précise que la réunion n'est un sous-espace que si l'un des deux contient l'autre.

3. 𝐕𝐫𝐚𝐢𝐞\boxed{\textbf{Vraie}} C'est le premier point de la proposition 2, valable pour une famille quelconque.

4. 𝐕𝐫𝐚𝐢𝐞\boxed{\textbf{Vraie}} C'est le troisième point de la proposition 2. L'exercice 9 précise que c'est même le plus petit sous-espace contenant les deux.

5. 𝐅𝐚𝐮𝐬𝐬𝐞\boxed{\textbf{Fausse}} Il faut de plus que leur somme soit EE tout entier. Deux droites vectorielles distinctes de ℝ3\mathbb{R}^{3} ont une intersection réduite au vecteur nul, sans être supplémentaires.

6. 𝐕𝐫𝐚𝐢𝐞\boxed{\textbf{Vraie}} Si x1=0Ex_{1}=0_{E}, la combinaison 1K⋅x1+0K⋅x2+⋯=0E1_{K} \cdot x_{1}+0_{K} \cdot x_{2}+\dots=0_{E} est nulle sans que tous les coefficients le soient.

7. 𝐅𝐚𝐮𝐬𝐬𝐞\boxed{\textbf{Fausse}} La famille ((1 ;0 ;0))\big((1\,;0\,;0)\big) est libre dans ℝ3\mathbb{R}^{3}, mais n'engendre qu'une droite. L'exercice 15 en donne un autre exemple, avec deux vecteurs.

8. 𝐕𝐫𝐚𝐢𝐞\boxed{\textbf{Vraie}} C'est la propriété caractéristique d'une base, signalée dans la remarque du cours : le caractère générateur donne l'existence, la liberté l'unicité.

9. 𝐅𝐚𝐮𝐬𝐬𝐞\boxed{\textbf{Fausse}} Elle ne contient pas le vecteur nul. C'est l'exemple D′D' du cours, repris au panneau (c) de l'exercice 4.

10. 𝐕𝐫𝐚𝐢𝐞\boxed{\textbf{Vraie}} C'est exactement la proposition 1 : non-vacuité et stabilité par λx+y\lambda x+y.

Dans l'édifice

Thèmes

espaces vectoriels, sous-espaces vectoriels, somme directe et supplémentaires, familles libres, familles génératrices, bases

Notions

espace vectoriel, sous-espace vectoriel, supplémentaire, famille libre, famille génératrice, base (algèbre linéaire)

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