Sous-espace vectoriel engendré

un_kiwi
Modifié (October 2023) dans Algèbre
Bonjour
Étant données une partie $A$ d'un espace vectoriel $E$ sur un corps commutatif $\mathbb{K}$, et $(V_i)_{i\in I}$ une famille de sous-espaces vectoriels de $E$ contenant $A$, je cherche à montrer que ${\rm Vect}(A) = \bigcap_{i\in I} V_i$.
Pour plus de simplicité, je pose $V:=\bigcap_{i\in I} V_i$. L'inclusion directe est simple : $(V_i)_{i\in I}$ est par hypothèse une famille de sous-espaces vectoriels de $E$ contenant $A$, et l'intersection d'une famille de sous-espaces vectoriels est encore un sous-espace vectoriel donc $V$ est un sous-espace vectoriel de $E$ et $V$ contient bien $A$. Or ${\rm Vect}(A)$ est le plus petit sous-espace vectoriel de $E $ contenant $A$ donc ${\rm Vect}(A)\subset V$. Je suis bloqué pour montrer l'inclusion réciproque...
Merci pour le temps que vous m'accorderez.

Réponses

  • Poirot
    Modifié (October 2023)
    C'est clairement faux tel qu'énoncé, il suffit de prendre $I = \{0\}, V_0 = E$ et $\mathrm{Vect}(A) \subsetneq E$. Alors $\bigcap_{i \in I} V_i = E$ n'est pas égal à $\mathrm{Vect}(A)$. Le bon énoncé est que $\mathrm{Vect}(A)$ est l'intersection de tous les sous-espaces vectoriels de $E$ contenant $A$, de la même manière que le sous-groupe engendré par une partie $S$ d'un groupe $G$ est l'intersection de tous les sous-groupes de $G$ contenant $S$.
    Avec cette hypothèse additionnelle, tu devrais t'en sortir.
  • un_kiwi
    Modifié (October 2023)
    Poirot
    Ok, mais du coup je suis embêté, j'avais pris comme définition que $\mathrm{Vect}(A)$ est le plus petit sous-espace vectoriel de $E$ contenant $A$. Quelle définition de ${\rm Vect}(A)$ faut-il prendre ?
  • Peu importe, elles sont évidemment toutes équivalentes (sans utiliser l'axiome du choix, n'en déplaise à AlainLyon). La démonstration que j'ai donnée ci-dessus fonctionne pour les deux définitions ("plus petit sous-espace" ou "ensemble des combinaisons linéaires").
  • gerard0
    Modifié (October 2023)
    Mais même avec cette définition ton énoncé est faux, l'intersection des $V_i$ n'a aucune raison d'être "le plus petit sev contenant A". Contre-exemple élémentaire : tu prends $A=\{0\},\ I=\{1,2\}$ et $A_1=A_2=E$. Si $E$ n'est pas réduit à $0$, ton $V$ est $E$ et pas le sev engendré par $A$.
    Avec une famille $A_i$ quelconque, ça ne peut pas marcher. Il n'y avait pas autre chose dans l'énoncé ?
    Cordialement.
  • un_kiwi
    Modifié (October 2023)
    gerard0
    Oui c'est ce qu'a dit Poirot. Du coup, comment montrer que l'intersection de tous les sous-espaces de E contenant A est bien contenue dans E ?
  • Si ce sont des sous-espaces de $E$, ils sont tous inclus dans $E$ et leur intersection aussi. J'ai du mal à voir ce qui te bloque.
  • Compte-tenu de l'erreur d'énoncé, ne veut-on pas montrer que ${\rm Vect}(A) = \bigcap_{ V\ sev\ E \\ V\supset A} V$ ?
  • C'est au choix la définition de Vect A ou la première propriété qui suit la définition de Vect A si $Vect A$ est défini autrement
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