📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
Un espace vectoriel $(E, +, \cdot)$ sur $\mathbb{R}$ est un ensemble muni d'une addition interne et d'une multiplication externe vérifiant 8 axiomes. Un sous-espace vectoriel $F \subset E$ doit vérifier :
- $0_E \in F$.
- $\forall (u, v) \in F^2, u+v \in F$.
- $\forall (\lambda, u) \in \mathbb{R} \times F, \lambda u \in F$. La dimension d'un espace vectoriel est le nombre de vecteurs dans une base. Théorème de la base incomplète : toute famille libre peut être complétée en une base.
Méthodes à maîtriser
- Montrer qu'un ensemble est un SEV : Vérifier que $0 \in F$ et la stabilité par combinaison linéaire : $\forall (\alpha, \beta) \in \mathbb{R}^2, \forall (u, v) \in F^2, \alpha u + \beta v \in F$.
- Montrer qu'une famille est une base : Montrer qu'elle est libre et qu'elle a le bon nombre d'éléments (si $\dim E = n$).
- Déterminer une base d'un SEV : Exprimer le vecteur générique en fonction de paramètres.
Exemples corrigés
Soit $F = { (x, y, z) \in \mathbb{R}^3 / x - 2y + z = 0 }$. $F$ est un SEV car c'est un plan vectoriel. Base : $x = 2y - z$. Donc $(x, y, z) = (2y-z, y, z) = y(2, 1, 0) + z(-1, 0, 1)$. La famille ${(2, 1, 0), (-1, 0, 1)}$ est génératrice et libre, donc c'est une base de $F$. $\dim F = 2$.
Erreurs fréquentes
- Oublier de vérifier que le vecteur nul appartient au SEV.
- Confondre "famille libre" et "famille génératrice".
- Croire qu'un ensemble est un SEV simplement parce qu'il contient le vecteur nul (il faut aussi la stabilité).