Programme colle math Semaine 28 du 25/05/20 au 30/05/20 MPSI B Hoche
Espaces préhilbertiens réels
La notion de produit scalaire a été étudiée d’un point de vue élémentaire dans l’enseignement secondaire. Les objectifs de ce chapitre sont les suivants :
— généraliser cette notion et exploiter, principalement à travers l’étude des projections orthogonales, l’intuition acquise dans des situations géométriques en dimension2ou3pour traiter des problèmes posés dans un contexte plus abstrait ;
— approfondir l’étude de la géométrie euclidienne du plan, notamment à travers l’étude des isométries vectorielles.
Le cours doit être illustré par de nombreuses figures. Dans toute la suite,E est un espace vectoriel réel.
a) Produit scalaire
Produit scalaire. Notationshx, yi, (x|y),x·y.
Produit scalaire canonique surRn, produit scalaire (f|g) =Rb
af g surC [a, b],R .
b) Norme associée à un produit scalaire
Norme associée à un produit scalaire, distance.
Inégalité de Cauchy-Schwarz, cas d’égalité. Exemples : sommes finies, intégrales.
Inégalité triangulaire, cas d’égalité.
Formule de polarisation : 2
x, y
=kx+yk2− kxk2− kyk2
c) Orthogonalité
Vecteurs orthogonaux, orthogonal d’une partie. NotationX⊥.
L’orthogonal d’une partie est un sous-espace.
Famille orthogonale, orthonormale (ou orthonor- mée).
Toute famille orthogonale de vecteurs non nuls est libre.
Théorème de Pythagore.
Algorithme d’orthonormalisation de Schmidt.
d) Bases orthonormales
Existence de bases orthonormales dans un espace euclidien. Théorème de la base orthonormale in- complète.
Coordonnées dans une base orthonormale, expres- PC et SI : mécanique et électricité.
sions du produit scalaire et de la norme.
e) Projection orthogonale sur un sous-espace de dimension finie
Supplémentaire orthogonal d’un sous-espace de di- En dimension finie, dimension de l’orthogonal.
mension finie.
Projection orthogonale. Expression du projeté or- thogonal dans une base orthonormale.
Cette création est mise à disposition selon le Contrat
Paternité-Partage des Conditions Initiales à l’Identique 2.0 France disponible en ligne http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/fr/
1 Rémy Nicolai S28
Programme colle math Semaine 28 du 25/05/20 au 30/05/20 MPSI B Hoche
Distance d’un vecteur à un sous-espace. Le projeté Notationd(x, V).
orthogonal de x sur V est l’unique élément de V qui minimise la distance dexàV.
Questions de cours
Existence d’une base orthogonale dans un espace euclidien. Orthogonalisation de Gram-Schmidt. Dans un espace euclidien, l’orthogonal d’un sous espace A est un supplémentaire de A. Expression du projeté orthogonal dans une base orthogonale.
Prochain programme Espace préhilbertien réel (fin) : isométries vectorielles, matrices orthogonales.
Cette création est mise à disposition selon le Contrat
Paternité-Partage des Conditions Initiales à l’Identique 2.0 France disponible en ligne http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/fr/
2 Rémy Nicolai S28
