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Résumé de la discussion (messages les plus récents en premier)
- Glozi
- 11-07-2023 18:32:53
Bonjour,
Petites remarques sur le vocabulaire qui vont surement aider à la compréhension
On dit en dimension finie qu'un hyperplan est un est un $\textbf{ensemble de dimension n-1}$, où n est la dimension de l'espace.
Attention : un ensemble quelconque n'a à priori pas de dimension. On trouve les définitions suivantes :
Définition : Si $E$ est un espace vectoriel de dimension finie, alors $F\subset E$ est un hyperplan s'il s'agit d'un sous espace vectoriel de dimension $n-1$.
Définition : Si $E$ est un espace vectoriel de dimension finie, alors $F\subset E$ est un hyperplan AFFINE s'il existe un vecteur $u\in E$ tel que $F-u:= \{v-u |v\in F\}$ soit un hyperplan.
On dit aussi que si f est une forme linéaire de E vers K (ou K désigne R ou C), {x: f(x) = constante} constitue un hyperplan.
Déjà il faut préciser que $f$ est une forme linéaire non nulle. Ensuite si la constante vaut $0$ on va trouver un hyperplan, sinon un hyperplan affine.
Proposition : Soit $E$ un espace vectoriel de dimension finie, et $F\subset E$ un ensemble
Alors $F$ est un hyperplan de $E$ si et seulement si il existe une forme linéaire non nulle $f : E \to K$ telle que $F=\text{Ker}(f)$.
La preuve du sens indirect est une conséquence immédiate du théorème du rang. Sinon, autre méthode, on prend $x_0\in E$ tel que $f(x_0)\neq 0$ ce qui est possible puisque $f$ n'est pas la forme nulle. Notons $D$ la droite $Kx_0$ on va montrer que $Ker(f)$ et $D$ sont supplémentaires. Déjà il est évident qu'ils sont en somme directe : prenons $x\in Ker(f)\cap D$, on a tout d'abord $f(x)=0$ car $x\in Ker(f)$, mais on a aussi $x=\lambda x_0$ avec $\lambda\in K$ (puisque $x\in D$). Ainsi, $0=\lambda f(x_0)$ et donc $\lambda=0$ car $f(x_0)\neq 0$, on conclut donc $x=0$. Ensuite, leur somme vaut bien $E$, si $x\in E$, il suffit d'écrire $x=x-f(x)/f(x_0)x_0+f(x)/f(x_0)x_0.$
Ainsi $F$ est le supplémentaire d'une droite vectorielle c'est donc un hyperplan (sous espace vectoriel de dimension $n-1$).
La preuve du sens direct vient en prenant $D=Kx_0$ une droite supplémentaire à $F$ (engendrée par $x_0\in E$ non nul). Maintenant si $x$ est un élément de $E$ on écrit $x$ de manière unique $x=\lambda x_0+x_F$, où $\lambda \in K$ et $x_F\in F$ (définition du supplémentaire). On définit alors $f(x)=\lambda$ on vérifie aisément que $f$ satisfait les propriétés demandées.
Maintenant, si $E$ est un espace vectoriel de dimension infinie, on dit que $F$ est un hyperplan de $E$ si et seulement si $F$ est de codimension $1$ c'est à dire si $F\neq E$ et si son supplémentaire est une droite vectorielle ($F\neq E \text{ et }\exists x_0\in E,\ \forall x\in E,\ \exists (\lambda,y)\in K\times F,\ x=\lambda x_0+y$).
Alors on a toujours l'équivalence $F$ est un hyperplan si et seulement si $F$ est le noyau d'une forme linéaire non nulle (voir que la preuve ci dessus est faite pour s'adapter à cette définition).
Bonne journée
- Spike
- 11-07-2023 16:59:36
Bonjour à toutes et à tous,
J'espère que vous allez bien. J'aurais, je vous prie, une question relative aux hyperplans en dimension finie et infinie.
On dit en dimension finie qu'un hyperplan est un est un ensemble de dimension n-1, où n est la dimension de l'espace.
Par exemple si E est un espace vectoriel de base (e1, ... , en), il suffit de considérer n-1 de ces n vecteurs pour former un hyperplan, ou toute autre famille libre de n-1 vecteurs de E.
On dit aussi que si f est une forme linéaire de E vers K (ou K désigne R ou C), {x: f(x) = constante} constitue un hyperplan.
1/ Comment concilier ces deux définitions?
2/ En dimension infinie quelle est la définition d'un hyperplan? Est-ce la seconde que je viens d'énoncer? Y'en a t'il une autre, analogue à la première mais en dimension infinie?
D'avance un grand merci!







