Espace vectoriel/Dimension

Leçons de niveau 14
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Dimension
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Chapitre no 3
Leçon : Espace vectoriel
Chap. préc. :Familles de vecteurs
Chap. suiv. :Rang

Exercices :

Rang, dimension
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Espace vectoriel/Dimension
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On a considéré des familles libres, des familles génératrices et on a défini une base comme une famille à la fois libre et génératrice. Tout comme dans le cas général des modules, on peut considérer des parties libres et des parties génératrices d'un espace vectoriel. On peut aussi considérer des parties basiques d'un espace vectoriel, c'est-à-dire des parties à la fois libres et génératrices. Ces parties basiques sont généralement appelées elles aussi des bases. Pour les détails, le lecteur peut se reporter au chapitre Module sur un anneau/Définitions.

Soient E et F deux -espaces vectoriels.

Existence de bases[modifier | modifier le wikicode]

Début d’un théorème
Fin du théorème




Dimension[modifier | modifier le wikicode]

Début d’un théorème
Fin du théorème

La démonstration qui précède repose sur le théorème de Jordan-Hölder. Toujours dans le cas où toutes les bases de V sont finies, voici une démonstration qui ne repose pas sur le théorème de Jordan-Hölder.

Début d’un théorème
Fin du théorème

(Le lecteur est invité à traiter le cas en « éliminant » , puis à déduire, toujours par « élimination » d'un , le cas du cas Cela le mettra sur la voie de la démonstration générale et lui permettra de la retrouver facilement de mémoire.)

Remarque. On trouvera un résultat un peu plus précis que le précédent sur la page Espace vectoriel/Exercices/Rang, dimension (lemme de Steinitz, exercice 2-1).

Si maintenant et sont deux bases finies d'un même K-espace vectoriel (à gauche ou à droite), les sont engendrés par les Si on avait , alors, d'après le lemme qui précède, les seraient liés, ce qui est faux, puisqu'ils sont supposés former une base. Donc et, de même, , donc , ce qui prouve que toutes les bases finies d'un même K-espace vectoriel sont équipotentes. On sait déjà (voir Module sur un anneau/Définitions#Modules libres et de types finis) que si un A-module (à gauche ou à droite) admet une base infinie, toutes ses bases sont équipotentes, donc nous avons démontré que, dans tous les cas, toutes les bases d'un même K-espace vectoriel sont équipotentes.



Par exemple, la dimension de {0} est 0.

Par exemple, si E est de dimension finie , alors il est isomorphe à .

Début d’un théorème
Fin du théorème

Dimension d'une somme[modifier | modifier le wikicode]

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