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Algèbre linéaire
Applications linéaires
Valeurs propres et vecteurs propres
Matrices d’applications linéaires
Une application linéaire entre deux espaces vectoriels réels Vet West une
application L:V→Wpréservant la notion d’addition (additivité) et la
notion de multiplication par un scalaire (homogénéité). Précisément,
Définition
Une application L:V→West linéaire si pour tout −→
v,−→
w∈Vet tout
λ∈Ron a :
L(−→
v+−→
w) = L(−→
v) + L(−→
w)et L(λ−→
v) = λL(−→
v).
Remarque
De manière équivalente, une application L:V→West linéaire si pour
tout −→
v,−→
w∈Vet tout λ∈Ron a :
L(−→
v+λ−→
w) = L(−→
v) + λL(−→
w)
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Valeurs propres et vecteurs propres
Matrices d’applications linéaires
Remarque
Notons en particulier qu’une application est linéaire si :
le domaine de Lest Vtout entier, et
l’image d’une combinaison linéaire est la combinaison linéaire des
images.
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Matrices d’applications linéaires
Exemple
Si Vest un espace vectoriel quelconque, il existe toujours deux
applications linéaires évidentes :
L’application identité, c’est-à-dire IdV:V→V:−→
v7→ −→
v;
L’application nulle, c’est-à-dire 0V:V→V:−→
v7→ −→
0 .
Exemple
Dans R2ou R3, les applications suivantes sont linéaires :
rotations autour de l’origine (ou autour d’un axe contenant l’origine) ;
homothéties centrées en l’origine
les projections orthogonales sur une droite ou sur un plan passant par
l’origine.
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Matrices d’applications linéaires
Définition
Le noyau d’une application linéaire L:V→West l’ensemble
ker L:=n−→
v∈Vt.q. L(−→
v) = −→
0o.
Rappel
Rappelons que l’image (ou ensemble image) de Lest
=L:=L(−→
v)t.q. −→
v∈V.
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Résultat
Si L est une application linéaire, alors les ensembles ker L et =L sont des
espaces vectoriels. Plus précisément :
ker L est un sous-espace vectoriel de V , et
=L est un sous-espace vectoriel de W , et plus généralement
l’image par L de tout sous-espace vectoriel de V est un sous-espace
vectoriel de W .
Démonstration.
Si −→
vet −→
wsont des éléments de ker L, et si λ∈R, on a
L(−→
v+λ−→
w) = L(−→
v) + λL(−→
w) = −→
0+λ−→
0=−→
0
donc −→
v+λ−→
west bien dans le noyau. Par les résultats vus précédemment, on en
déduit que le noyau est un sous-espace vectoriel de V. Les autres vérifications
sont similaires et laissées en exercices.
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