Définition 1.1 (Applications linéaires).Soit (E, +E,E)et (F, +F,F)deux K-espaces vectoriels. Une
application linéaire de (E, +E,E)dans (F, +F,F)est une fonction φde Edans Fqui vérifie les deux
propriétés suivantes :
1. (additivité) u, v E, on a : φ(u+Ev) = φ(u) +Fφ(v);
2. (homogénéité) λK,uE, on a : φ(λEu) = λFφ(u).
L’ensemble des applications linéaires de (E, +E,E)dans (F, +F,F)est noté L(E, F ).
Définition 1.2 (Homomorphismes).Soit (E, +,)un K-espace vectoriel. Une application linéaire de (E, +,)
dans (E, +,)dans lui même est appelée un homomorphisme.
L’ensemble des homomorphismes de (E, +,)est noté L(E).
Définition 1.3 (Isomorphismes).Un isomorphisme est une application linéaire bijective.
L’ensemble des isomorphismes entre un espace vectoriel (E, +E,E)et un autre (F, +F,F)est noté Isom(E, F ).
Définition 1.4 (Automorphismes).Un automorphisme est un homomorphisme bijectif. L’ensemble des
automorphismes d’un espace linéaire (E, +,)est noté GL(E).
Définition 1.5 (Forme linéaire).Une application linéaire d’un espace dans l’espace (K,+,·)est appelée une
forme linéaire.
Propriété 1.1. Soient (E, +E,E)et (F, +F,F)deux K-espaces vectoriels et φune fonction de Edans
F. Alors φest une application linéaire de (E, +E,E)dans (F, +F,F)si et seulement si, pour tout scalaire
λK, tout couple de vecteurs (u, v)E2, on a : φ(u+EλEv) = φ(u) +FλFφ(v).
Propriété 1.2. Soient (E, +E,E)et (F, +F,F)deux K-espaces vectoriels et φ∈ L(E, F )une application
linéaire de (E, +E,E)dans (F, +F,F). Alors, φest injective si et seulement si pour tout vecteur uEtel
que φ(u)=0F, on a : u= 0E.
Propriété 1.3. Soit (E, +,)un K-espace vectoriel. Alors GL(E)est un groupe pour la composition.
Propriété 1.4. Soient (E, +E,E)et (F, +F,F)deux K-espaces vectoriels. Alors l’ensemble des applica-
tions linéaires de (E, +E,E)dans (F, +F,F), muni de la somme +Fpoint à point et du produit externe
Fpoint à point, est un espace vectoriel.
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Théorème 1.1. Soient (E, +E,E)et (F, +F,F)deux K-espaces vectoriels et φ∈ L(E, F )une application
linéaire entre Eet F. On suppose, de plus, qu’il existe une base de E. Alors les trois assertions suivantes
sont équivalentes :
1. φIsom(E, F );
2. L’image de chaque base de (E, +E,E)est une base de (F, +F,F);
3. Il existe une base de (E, +E,E)dont l’image est une base de (F, +F,F).
Théorème 1.2. Soient (E, +E,E)et (F, +F,F)deux K-espaces vectoriels et φ∈ L(E, F ). Soit Iun
ensemble d’indices et (ui)iIune famille génératrice de E. Soient φ, ψ ∈ L(E, F )deux applications linéaires
de Edans F. Si pour tout indice iI,φ(ui) = ψ(ui), alors φ=ψ.
Théorème 1.3. Soit (E, +,)un Kespace vectoriel de dimension n, alors il existe un isomorphisme entre
(E, +,)et (Kn,
.
+,.
·).
Définition 1.6 (Noyau).Soient (E, +E,E)et (F, +F,F)deux K-espaces vectoriels et soit φ∈ L(E, F )
une application linéaire entre Eet F.
On définit le noyau de φ, Ker(φ)par :
Ker(φ)
={xE|φ(x)=0F}.
Propriété 1.5. Soient (E, +E,E)et (F, +F,F)deux K-espaces vectoriels et soit φ∈ L(E, F )une appli-
cation linéaire entre Eet F. Alors Ker(φ)est un sous-espace vectoriel de (E, +E,E).
Définition 1.7 (Image).Soient (E, +E,E)et (F, +F,F)deux K-espaces vectoriels et soit φ∈ L(E, F )
une application linéaire entre Eet F.
On définit l’image de φ, Im(φ)par :
Im(φ)
={φ(x)F|xE}.
Propriété 1.6. Soient (E, +E,E)et (F, +F,F)deux K-espaces vectoriels et soit φ∈ L(E, F )une appli-
cation linéaire entre Eet F. Alors Im(φ)est un sous-espace vectoriel de (F, +F,F).
Théorème 1.4. Soient (E, +E,E)et (F, +F,F)deux K-espaces vectoriels et soit φ∈ L(E, F )une appli-
cation linéaire entre Eet F. On suppose que (E, +E,E)est de dimension fini. Alors,
dim (E) = dim (Ker(E)) + dim (Im(E))
Corollaire 1.1. Soient (E, +E,E)et (F, +F,F)deux K-espaces vectoriels. Si Eou Fest de dimension
fini et s’il existe un isomorphisme φIsom(E, F ), alors Eet Fsont de dimensions finis et égales.
Corollaire 1.2. Soient (E, +E,E)et (F, +F,F)deux K-espaces vectoriels. On suppose que (E, +E,E)
est de dimension fini. Soit φ∈ L(E, F )une application linéaire de Edans F.
Les trois assertions suivantes sont équivalents :
1. φest un isomorphisme ;
2. φest injectif et dim E= dim F;
3. φest surjectif et dim E= dim F.
(E, +E,E)
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