Universit´e Paris 6
Ann´ee universitaire 2011-2012
Master enseignement, premi`ere ann´ee, cours d’alg`ebre.
R´esum´e de la s´eance du 14 septembre.
On d´esigne toujours par Kun corps de caract´eristique nulle.
Structure naturelle de K-espace vectoriel sur l’ensemble L(E, F ) des appli-
cations lin´eaires d’un K-ev Edans un K-ev F. Si Gest un troisi`eme K-ev, si
λ∈K, si fet f0sont deux applications lin´eaires de Evers Fet get g0deux
applications lin´eaires de Fvers G, alors
(g+g0)◦f=g◦f+g0◦f, (λg)◦f=λ(g◦f),
g◦(f+f0) = g◦f+g◦f0et g◦(λf) = λ(g◦f).
Remarque : les ´egalit´es de la premi`ere ligne se d´emontrent en n’utilisant que
les d´efinitions de la somme de deux applications lin´eaires et du produit d’une
application lin´eaire par un scalaire, et non la lin´earit´e elle-mˆeme ; cette derni`ere
est par contre cruciale pour ´etablir les ´egalit´es de la seconde ligne.
Familles libres, g´en´eratrices, bases, dimension
D´efinition d’une famille libre, d’une famille g´en´eratrice, et d’une base d’un
K-ev E, et premiers exemples.
•Si (ei) est une famille d’´el´ements de Etelle que tout ´el´ement de Esoit
l’un des eialors eiest une famille g´en´eratrice.
•La famille vide est libre ; `a ce propos, courte digression : toute assertion
de la forme
∀x∈ ∅ , P (x)
est vraie, ind´ependamment de la proposition logique P.
•Si l’on d´esigne par eil’´el´ement (0,...,0,1
|{z}
au rang i
,0,...,0) de KNalors (ei)
est une base de Kn.
•La famille (Xi)i∈Nest une base de K[X].
•Toute sous-famille d’une famille libre est libre.
•Toute famille contenant une famille g´en´eratrice est g´en´eratrice.
Quelques remarques : si (ei) est une famille libre de Ealors ei6=ejd`es que
i6=j, et ei6= 0 pour tout i. Si (ei) est une famille g´en´eratrice de Eet si (fj)
est une famille d’´el´ements de Etelle que chaque eisoit combinaison lin´eaire des
fj, alors (fj) est ´egalement g´en´eratrice.
Th´eorie de la dimension. ´
Etant donn´ee son importance, j’ai choisi de faire en
cours toutes les d´emonstrations la concernant. On a ainsi tout d’abord d´efini un
espace de dimension finie comme un espace admettant une famille g´en´eratrice
finie, puis ´etabli successivement les r´esultats suivants.
Lemme. Soit Eun K-ev, soit Pun sous-ensemble de E, et soit (ei) une
famille libre d´el´ements de Pqui est maximale en tant que famille libre d’´el´ements
de P. Tout ´el´ement de Pest alors combinaison lin´eaire des ei.
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