Algèbre linéaire/Application linéaire

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[modifier] Définitions

Soit \mathbb{K} un corps. Soient alors E et F deux \mathbb{K}-espaces vectoriels.

[modifier] Application linéaire

L'application u \in \mathbb{K}^{E} est dite linéaire si et seulement si


\forall (x,y) \in E^{2}, \; u(x+y) = u(x) + u(y),

et


\forall \lambda \in \mathbb{K}, \; \forall x \in E, \; u(\lambda x) = \lambda u(x).

On note \mathcal{L}(E,F) l'ensemble des applications linéaires de E vers F.

[modifier] Endomorphisme

Un endomorphisme est une application linéaire dont l'ensemble d'arrivée est égal à l'ensemble de départ.

L'ensemble des endomorphismes de E se note \mathcal{L}(E,E).

[modifier] Isomorphisme

Un isomorphisme est une application linéaire bijective. Cela se traduit par :

\forall y \in F, !\exists x \in E / f(x) = y

Autrement dit, tout élément y de F admet un antécédent et un seul dans E par f.

[modifier] Automorphisme

Un automorphisme est un endomorphisme bijectif.

[modifier] Forme linéaire

Une forme linéaire est une application linéaire dont l'ensemble d'arrivée est le corps \mathbb{K} (généralement, \mathbb{R} ou \mathbb{C}). Une forme linéaire est donc une application de \mathcal{L}(E,\mathbb{K}).

[modifier] Noyau et Image d'une application linéaire

[modifier] Noyau

Soit f une application linéaire de E dans F. Le noyau de f, noté \operatorname{Ker}(f), est l'ensemble des éléments de E dont l'image par f est l'élément nul de F. On écrit :

\operatorname{Ker}(f) = \{x \in E / f(x)=0 \}

Le noyau d'une application linéaire est un sous-espace vectoriel de l'espace de départ : \operatorname{Ker}(f) est un sev de E.

[modifier] Image

L'image d'une application linéaire f de E dans F, noté \operatorname{Im}(f), est l'ensemble des éléments de F ayant un antécédent par f dans E. On écrit :

\operatorname{Im}(f) = \{y \in F, \exists x \in E / f(x)=y\}

L'image d'une application linéaire est un sous-espace vectoriel de l'espace d'arrivée : \operatorname{Im}(f) est un sev de F.

[modifier] Théorème du rang

Le théorème du rang lie la dimension de l'espace de départ d'une application linéaire aux dimensions du noyau et de l'image de cette application. On écrit :

\operatorname{dim}(E) = \operatorname{dim}(\operatorname{Ker}(f)) + \operatorname{dim}(\operatorname{Im}(f))