In [1]:
from Ch4Functions import *

Concepts-clés et théorie¶

DÉFINITION 1¶

Soient $V$ un $\mathbb{R}$-espace vectoriel et $S\subset V$ une collection de vecteurs dans $V.$ On dit que $S$ est linéairement dépendante (ou liée) s'il existe des vecteurs distincts $v_1,\ldots,v_r\in S$ et des scalaires $\lambda_1,\ldots,\lambda_r\in \mathbb{R}$ non tous nuls tels que $\lambda_1v_1+\cdots+\lambda_rv_r=0.$ (Autrement dit, s'il existe une combinaison linéaire (non triviale) de vecteurs de $S$ qui se réduit au vecteur nul.) S'il n'existe pas de tels vecteurs dans $S,$ alors on dit que $S$ est linéairement indépendante (ou libre).

PROPOSITION 1¶

Soient $V$ un $\mathbb{R}$-espace vectoriel et $v_1,\ldots,v_r\in V$ des vecteurs de $V.$ Alors ces derniers sont linéairement dépendants si et seulement s'il existe $1\leq i\leq r$ tels que $v_i\in \mbox{Vect}(\{v_1,\ldots,v_{i-1},v_{i+1},\ldots,v_r\}),$ c'est-à-dire si et seulement si l'on peut exprimer un des vecteurs de la liste comme une combinaison linéaire des autres.

PROPOSITION 2¶

Soient $V$ un $\mathbb{R}$-espace vectoriel et $S\subset V$ une famille libre de vecteurs dans $V.$ Alors tout sous-ensemble $T\subset S$ est aussi libre.

PROPOSITION 3¶

Soient $V$ un $\mathbb{R}$-espace vectoriel et $S\subset V$ une famille liée de vecteurs dans $V.$ Alors toute collection de vecteurs $T$ contenant $S$ est également liée.

EXERCICE 1¶

Soient:

$$v_1 = \begin{pmatrix} 1 \\ 0 \\ 2 \end{pmatrix} \ \ v_2 = \begin{pmatrix} 0 \\ 1 \\ 0 \end{pmatrix} \ \ v_3 = \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \\ 1 \end{pmatrix}$$

Trouver une combinaison linéaire telle que:

$$\lambda_1 v_1 + \lambda_2 v_2 + \lambda_3 v_3 = \begin{pmatrix} 3 \\ 5 \\ 4 \end{pmatrix}$$

Entrez les coefficients $\lambda_i$ dans le vecteur ci-dessous puis exécutez les deux cellules pour vérifier votre réponse.

In [2]:
solution = [1, 0, 2]  # Réponse à compléter

ch4_1_2ex1(solution)

Correction: C'est incorrect car: $\lambda_1 v_1 + \lambda_2 v_2 + \lambda_3 v_3 = \begin{pmatrix} 3 \\ 2 \\ 4 \end{pmatrix} \neq \begin{pmatrix} 3 \\ 5 \\ 4 \end{pmatrix}$

EXERCICE 2¶

D'après les mêmes données que l'exercice 1, la collection des vecteurs $v_1$, $v_2$, $v_3$ et $\begin{pmatrix} 3 \\ 0 \\ 4 \end{pmatrix}$ est-elle liée ?

In [3]:
ch4_1_2ex2()

EXERCICE 3¶

Les collections de vecteurs suivantes sont-elles liées ?

(a)¶

$$v_1 = \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \\ 1 \end{pmatrix} \ \ v_2 = \begin{pmatrix} 1 \\ 2 \\ 1 \end{pmatrix} \ \ v_3 = \begin{pmatrix} 0 \\ 1 \\ 0 \end{pmatrix}$$

In [4]:
ch4_1_2ex3a()

(b)¶

$$v_1 = \begin{pmatrix} 1 \\ 0 \\ 4 \end{pmatrix} \ \ v_2 = \begin{pmatrix} 6 \\ 12 \\ 7 \end{pmatrix} \ \ v_3 = \begin{pmatrix} 0 \\ 9 \\ 7 \end{pmatrix} \ \ v_4 = \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \\ 1 \end{pmatrix}$$

In [5]:
ch4_1_2ex3b()

(c)¶

$$v_1 = \begin{pmatrix} 1 \\ 0 \\ -1 \end{pmatrix} \ \ v_2 = \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \\ 0 \end{pmatrix} \ \ v_3 = \begin{pmatrix} 0 \\ 1 \\ -1 \end{pmatrix}$$

In [6]:
ch4_1_2ex3c()

Passez au notebook du chapitre 4.3. Bases et dimension