Sur les isométries d'espace vectoriel euclidien
Bonjour
Lisant la preuve du théorème suivant, je reste bloqué sur l'utilité de l'information en gras.
Théorème : soit $E$ un $\mathbb{R}$-espace vectoriel euclidien de dimension $n$. Toute isométrie de $E$ peut s'écrire comme composée de p réflexions pour un entier $p \leq n$.
La preuve se fait par récurrence sur la dimension $n$ de $E$.
Pour $n = 1$, $E$ est une droite vectorielle. Ainsi, une isométrie sur $E$ est de la forme $x \mapsto \lambda x$, avec $| \lambda | =1$. D'où, une telle isométrie est ou bien $Id$, ou bien $- Id$, qui sont deux réflexions.
Supposons que l'hypothèse de récurrence est vraie pour un entier naturel $n-1$ et soit $E$ un espace vectoriel euclidien de dimension $n$. Soit $f$ une isométrie de E.
Soient $x_0 \in E\setminus\{0\} $ un élément restant fixe par $f$ et l'hyperplan $S:={x_0}^{\perp}$. Comme $f$ préserve le produit scalaire et fixe $x_0$, f préserve S. Considérons donc la restriction $f'=f_{|S}$ de $f$ à $S$, c'est une isométrie de $S$, qui est de dimension $n-1$. On peut appliquer l'hypothèse de récurrence, qui nous dit qu'il existe $q$ hyperplans $H_1,\ldots ,H_q$ de $S$ (avec $q \leq n-1$) tels que
\[
f'=s_{H_1} \circ \cdots \circ s_{H_q}
\] Ainsi, soit $H'_i$ l'hyperplan de $E$ engendré par $H_i$ et $x_0$. On a alors
\[
f=s_{H'_1} \circ \cdots \circ s_{H'_q}
\] En effet, sachant que $E= S \oplus <x_0>$, $s_{H_1} \circ \cdots \circ s_{H_q}( \lambda x_0)= \lambda x_0 = f( \lambda x_0)$ et $ s_{H'_1} \circ \cdots \circ s_{H'_q}(y)= s_{H_1} \circ \cdots \circ s_{H_q}(y)=f'(y)=f(y) $ si $y \in S$.
Bien cordialement.
Lisant la preuve du théorème suivant, je reste bloqué sur l'utilité de l'information en gras.
Théorème : soit $E$ un $\mathbb{R}$-espace vectoriel euclidien de dimension $n$. Toute isométrie de $E$ peut s'écrire comme composée de p réflexions pour un entier $p \leq n$.
La preuve se fait par récurrence sur la dimension $n$ de $E$.
Pour $n = 1$, $E$ est une droite vectorielle. Ainsi, une isométrie sur $E$ est de la forme $x \mapsto \lambda x$, avec $| \lambda | =1$. D'où, une telle isométrie est ou bien $Id$, ou bien $- Id$, qui sont deux réflexions.
Supposons que l'hypothèse de récurrence est vraie pour un entier naturel $n-1$ et soit $E$ un espace vectoriel euclidien de dimension $n$. Soit $f$ une isométrie de E.
Soient $x_0 \in E\setminus\{0\} $ un élément restant fixe par $f$ et l'hyperplan $S:={x_0}^{\perp}$. Comme $f$ préserve le produit scalaire et fixe $x_0$, f préserve S. Considérons donc la restriction $f'=f_{|S}$ de $f$ à $S$, c'est une isométrie de $S$, qui est de dimension $n-1$. On peut appliquer l'hypothèse de récurrence, qui nous dit qu'il existe $q$ hyperplans $H_1,\ldots ,H_q$ de $S$ (avec $q \leq n-1$) tels que
\[
f'=s_{H_1} \circ \cdots \circ s_{H_q}
\] Ainsi, soit $H'_i$ l'hyperplan de $E$ engendré par $H_i$ et $x_0$. On a alors
\[
f=s_{H'_1} \circ \cdots \circ s_{H'_q}
\] En effet, sachant que $E= S \oplus <x_0>$, $s_{H_1} \circ \cdots \circ s_{H_q}( \lambda x_0)= \lambda x_0 = f( \lambda x_0)$ et $ s_{H'_1} \circ \cdots \circ s_{H'_q}(y)= s_{H_1} \circ \cdots \circ s_{H_q}(y)=f'(y)=f(y) $ si $y \in S$.
Puis on fait le cas où $f$ ne fixe pas $x_0$ en se ramenant au cas précédent.
Ainsi, pourquoi est-il nécessaire de préciser que $f$ préserve $S$ ?Bien cordialement.
Réponses
-
Comme $S$ est stable par $f$, la restriction de $f$ à $S$ est un endomorphisme de $S$. Si $S$ n’était pas stable, la restriction de $f$ à $S$ serait simplement une application linéaire de $S$ dans $E$.
-
Boujour MrJ,
Merci pour votre réponse. Finalement, mon problème était sur la compréhension de "isométrie de E" car je n'étais pas certain que cela signifie, en particulier, endomorphisme de E dans E.
Merci bien,
En vous souhaitant un bon dimanche,
Connectez-vous ou Inscrivez-vous pour répondre.
Bonjour!
Catégories
- 163.2K Toutes les catégories
- 9 Collège/Lycée
- 21.9K Algèbre
- 37.1K Analyse
- 6.2K Arithmétique
- 53 Catégories et structures
- 1K Combinatoire et Graphes
- 11 Sciences des données
- 5K Concours et Examens
- 11 CultureMath
- 47 Enseignement à distance
- 2.9K Fondements et Logique
- 10.3K Géométrie
- 65 Géométrie différentielle
- 1.1K Histoire des Mathématiques
- 68 Informatique théorique
- 3.8K LaTeX
- 39K Les-mathématiques
- 3.5K Livres, articles, revues, (...)
- 2.7K Logiciels pour les mathématiques
- 24 Mathématiques et finance
- 314 Mathématiques et Physique
- 4.9K Mathématiques et Société
- 3.3K Pédagogie, enseignement, orientation
- 10K Probabilités, théorie de la mesure
- 773 Shtam
- 4.2K Statistiques
- 3.7K Topologie
- 1.4K Vie du Forum et de ses membres