3) Montrer que pour tout sous-espace vectoriel Fon a (F⊥)⊥=Fpuis que pour
toute partie A⊂E, (A⊥)⊥=Vect(A).
4) Montrer que (A∪B)⊥=A⊥∩B⊥. Montrer que pour F, G deux sous-espaces
vectoriels de Eon a (F+G)⊥=F⊥∩G⊥et (F∩G)⊥=F⊥+G⊥.
Exercice 3.
1) On munit R3du produit scalaire usuel.
a) Soit Fle plan d’´equation : 3x+ 2y−z= 0.
i) D´eterminer une base de l’orthogonal Gde F.
ii) D´eterminer les matrices, dans la base canonique, des projections orthogonales
sur Fet G. Quelle est la somme de ces matrices ?
iii) Reprendre les questions ci-dessus avec F= Vect(1,0,−1),(1,1,1).
b) Soit Gla droite engendr´ee par u= (1,0,1). Montrer que la projection orthogonale
psur Gest d´efinie par p(v) = hu,vi
hu,uiu. En d´eduire q(x, y, z), o`u qest la projection
orthogonale sur le plan Fd’´equation x+z= 0. Quelle est la distance de (1,1,1) `a
F?
2) Soit Fle sous-espace vectoriel de R4engendr´e par (1,0,−1,1) et (1,0,1,0).
Trouver simultan´ement une base de F⊥et un syst`eme d’´equations cart´esiennes de
F. Donner une m´ethode analogue pour obtenir un syst`eme d’´equations cart´esiennes
d’un sous-espace F⊂Rnengendr´e par une suite (u1,··· , uk).
3) Soit Fun sous-espace de dimension kd’un espace vectoriel euclidien E. On
suppose que (e1,··· , en) est une base orthonorm´ee de Etelle que (e1,··· , ek) est
une base de F. Montrer que l’application u7→ hu, e1ie1+··· +hu, ekiekest la
projection orthogonale de Esur F. Montrer que la distance d’un vecteur u`a Fest
la norme de hu, ek+1iek+1 +··· +hu, enien
Exercice 4. Le corps Ccomme plan r´eel euclidien.
Soit Cl’ensemble des nombres complexes x+iy, consid´er´e comme R-espace vectoriel.
Pour deux complexes u, v, on pose ϕ(u, v) = Re(¯uv) et a(u, v) = Im(¯uv).
1) Montrer que ϕd´efinit un produit scalaire sur le plan C. Quelle est la norme
associ´ee ? Montrer que (1, i) est une base orthonorm´ee.
2) Montrer que aest le d´eterminant dans la base (1, i). Calculer ϕ2(u, v) + a2(u, v).
3) Montrer que les applications suivantes conservent la distance euclidienne sur C:
ta:z7→ z+a(pour a∈Cquelconque);
ru:z7→ u.z (pour u∈Cde module 1);
σ:z7→ ¯z.
V´erifier que ruet σsont des endomorphismes du plan vectoriel r´eel C; l’application
taest-elle lin´eaire ?
Comparer ru◦rvet rv◦ru, puis ru◦σet σ◦ru. Soit vun vecteur unitaire: montrer
que la sym´etrie orthogonale spar rapport `a la droite D=R.v de Cse d´ecompose
d’une unique fa¸con s=ru◦σet exprimer uen fonction de v.