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ExerciceMaths approfondies, chapitre 8 — Dimension finie · Dimension et bases

Exercice 2

Démonstration

Dans chacun des cas suivants, dire sans aucun calcul si la famille considérée peut être libre, peut être génératrice, peut être une base. On justifiera par la proposition 1.

1. une famille de 44 vecteurs de ℝ3\mathbb{R}^{3} ;

2. une famille de 22 vecteurs de ℝ3\mathbb{R}^{3} ;

3. une famille de 33 vecteurs de ℝ3\mathbb{R}^{3} ;

4. une famille de 55 polynômes de ℝ3[X]\mathbb{R}_{3}[X] ;

5. une famille de 33 vecteurs de ℂ\mathbb{C} vu comme ℝ\mathbb{R}-espace vectoriel ;

6. une famille de 22 vecteurs de ℂ\mathbb{C} vu comme ℂ\mathbb{C}-espace vectoriel.

Corrigé

On applique la proposition 1, en comparant le nombre de vecteurs à la dimension de l'espace.

dim⁡E\dim ELibre ?Génératrice ?Une base ?
1. 44 vecteurs de ℝ3\mathbb{R}^{3}33nonouinon
2. 22 vecteurs de ℝ3\mathbb{R}^{3}33ouinonnon
3. 33 vecteurs de ℝ3\mathbb{R}^{3}33ouiouioui
4. 55 polynômes de ℝ3[X]\mathbb{R}_{3}[X]44nonouinon
5. 33 vecteurs de ℂ\mathbb{C} sur ℝ\mathbb{R}22nonouinon
6. 22 vecteurs de ℂ\mathbb{C} sur ℂ\mathbb{C}11nonouinon

Une famille libre compte au plus dim⁡E\dim E vecteurs, une famille génératrice au moins dim⁡E\dim E, et une base exactement dim⁡E\dim E : les trois colonnes se lisent directement sur la comparaison des deux nombres.

À retenir pour le troisième cas : lorsque le nombre de vecteurs vaut exactement la dimension, les trois propriétés sont équivalentes. C'est ce qui rend l'exercice 3 si économique.

Dans l'édifice

Thèmes

bases, familles libres et génératrices, espaces de polynômes

Notions

base (algèbre linéaire)

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