On considère dans ce qui suit un espace vectoriel Esur un corps K.
1 Sommes et sommes directes de sous espaces vec-
toriels
Proposition et définition :
Soit (Fi)i∈Iune famille quelconque de sous espaces vectoriels de E. Le sous
espace de Eengendré par par la réunion des Fiest l’ensemble des sommes
Pi∈Ixi, où (xi)iest une famille presque nulle d’éléments de Mtelle que
xi∈Fipour tout i∈I. Il est noté Pi∈IFiet appelé la somme des Fi.
Preuve :
Soit Hle sous espace engendré par la réunion des Fi. Si (xi)i∈Iest une famille
presque nulle d’éléments de Mtelle que ∀i∈I xi∈Fi, alors
∀i∈I xi∈ ∪i∈IFidonc Pi∈Ixi∈Hpar conséquent,
I={Pi∈Ixi/∀i∈I xi∈Fi} ⊂ H. D’autre part Iest un sous espace vectoriel
qui contient les Fidonc I⊂H. Si Jest un sous espace vectoriel contenant les
Fi, il contient Idonc Iest le plus petit tel et I=H.
Définition :
Soit (fi)i∈Iune famille quelconque de sous espaces vectoriels de E. On dit
que la somme F=Pi∈IFiest directe si tout vecteur vde Fs’écrit de ma-
nière unique sous la forme d’une somme à support fini Pi∈Iuioù pour tout i
de I,ui∈Fi. La somme Fest alors notée F=Li∈IFi.
Remarque :
Dans le cas d’une famille finie F1, . . . , Fnde sous espaces vectoriels de E, on
note F=Ln
i=1 Fi=F1L. . . LFnla somme des Fisi elle est directe. On dit
également dans ce cas que F1,F2,. . .,Fnsont en somme directe. Tout vecteur v
de Fs’écrit alors de manière unique v=Pn
i=1 uioù pour tout i,ui∈Fi. On dit
que uiest la composante de usur Firelativement à cette somme directe.
Proposition :
Soit (Fi)i∈Iune famille quelconque de sous espaces vectoriels de E. La
somme F=Pi∈Iest directe ssi pour toute famille (ui)i∈Ipresque nulle
telle que ui∈Fipour tout i∈I,Pi∈Iui= 0 ⇒ ∀i∈I, ui= 0.
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