3) Pour Eespace vectoriel sur K, on a d´ej`a vu que l’application :
E×E∗−→ K
(x, f)7−→ f(x)
est une forme bilin´eaire.
4) Si f1et f2sont lin´eaires, et ϕbilin´eaires, alors l’application (x, y)7−→ ϕf1(x), f2(y)est
bilin´eaire.
Exemple : Eet Fdes espaces vectoriels sur K.
Si f∈E∗, g ∈E∗,alors l’application E×F−→ K
(x, y)7−→ f(x)·g(y) est bilin´eaire not´ee f⊗g
5) Si fest lin´eaire et ϕbilin´eaire, alors l’application ψ: (x, y)7−→ f(ϕ(x, y)) est bilin´eaire.
Exemples : a) E=M(n×n, K) et ψ:E×E−→ K
(AB)7−→ Trace (tBA).
b) E=R[X] et ψ:E×E−→ K
(P, Q)7−→ Z1
0
P(t)Q(t)dt.
Proposition.- Expression dans des bases de Eet F
Soit Eun espace vectoriel sur Kde dimension net de base e1, . . . , en.
Soit Fun espace vectoriel sur Kde dimension met de base f1, . . . , fm.
1) Soit ϕ∈ B(E, F ;K). Alors on a :
∀(x1, . . . , xn)∈Kn,∀(y1, . . . , ym)∈Km.
ϕn
X
i=1
xiei,
m
X
j=1
yjfj=X
i=1...n
j=1...m
xiyjϕ(ei, fj).
2) Pour toute famille (aij )i∈{1...n}
j∈{1...m}
d’´el´ements de K, il existe un unique ´el´ement ϕde B(E, F ;K)
tel qu’on ait : ∀i, j ϕ(ei, fj) = aij .
3) On a dim B(E, F ;K) = mn.
D´emonstration –
1) On a : ϕn
X
i=1
xiei,
m
X
j=1
yjfj=
n
X
i=1
xiϕei,
m
X
j=1
yjfj
| {z }
m
X
k=1
yjϕ(ei, fj)
.
2) R´eciproquement si la famille (ai,j ) est donn´ee, on d´efinit ϕpar la formule :
ϕn
X
i=1
xiei,
m
X
j=1
yjfj=X
i,j
xi·yjai,j .
Il est imm´ediat que ϕest bilin´eaire et que c’est l’unique forme bilin´eaire sur E×Ftelle
que ∀i, j ϕ(ei, fj) = aij .
3) L’application ϕ7−→ (ai,j )i,j est un isomorphisme de B(E, F ;K) sur Km.n d’o`u le r´esultat.
D´efinition.- Avec les notations pr´ec´edentes la matrice A=ϕ(ei, fj)i∈{1...n}(indice de ligne)
j∈{1...m}(indice de colonne)
s’appelle la matrice de ϕpour les bases (e1, . . . , en) et (f1, . . . , fm).
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