Produit scalaire et famille de fonctions
Bonjour,
J'essaie de résoudre un exercice sur les produits scalaires, mais j'avoue sécher.
Soit $\psi\ : \mathbb{R}^n\times\mathbb{R}^n\rightarrow \mathbb{R}$ une forme bilinéaire symétrique définie par \[
\psi(x,y)=\sum_{1\leq i,j\leq n} \phi (f_i,f_j)x_iy_j,
\] où $\phi$ est le produit scalaire canonique pour les fonctions et $(f_1,\dots,f_n)$ est une famille de $n$ fonctions définies sur $[0,1]$ continues et à valeurs dans $\mathbb{R}$.
1-Montrer que $\psi$ est positive
Je sais que je dois montrer que $\psi (x,x)\geq 0,\ \forall x\in\mathbb{R}^n$ donc que $\sum\limits_{1\leq i,j\leq n} \langle f_i,f_j\rangle x_ix_j\geq 0$
Dans le cas où $i=j$ c'est évident, mais pour $i\neq j$ même en essayant de simplifier la somme grâce à la symétrie je ne vois pas comment faire.
2-Montrer que $\psi$ est définie positive si et seulement si $(f_1,\dots,f_n)$ est libre.
Je partais pour faire une double implication en reprenant la définition de "définie positive" mais je bloque toujours à cause du produit scalaire à l'intérieur de la somme.
Merci d'avance pour votre aide.
J'essaie de résoudre un exercice sur les produits scalaires, mais j'avoue sécher.
Soit $\psi\ : \mathbb{R}^n\times\mathbb{R}^n\rightarrow \mathbb{R}$ une forme bilinéaire symétrique définie par \[
\psi(x,y)=\sum_{1\leq i,j\leq n} \phi (f_i,f_j)x_iy_j,
\] où $\phi$ est le produit scalaire canonique pour les fonctions et $(f_1,\dots,f_n)$ est une famille de $n$ fonctions définies sur $[0,1]$ continues et à valeurs dans $\mathbb{R}$.
1-Montrer que $\psi$ est positive
Je sais que je dois montrer que $\psi (x,x)\geq 0,\ \forall x\in\mathbb{R}^n$ donc que $\sum\limits_{1\leq i,j\leq n} \langle f_i,f_j\rangle x_ix_j\geq 0$
Dans le cas où $i=j$ c'est évident, mais pour $i\neq j$ même en essayant de simplifier la somme grâce à la symétrie je ne vois pas comment faire.
2-Montrer que $\psi$ est définie positive si et seulement si $(f_1,\dots,f_n)$ est libre.
Je partais pour faire une double implication en reprenant la définition de "définie positive" mais je bloque toujours à cause du produit scalaire à l'intérieur de la somme.
Merci d'avance pour votre aide.
Réponses
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Bonjour,
tu pourrais commencer par développer $\langle \sum_{i=1}^n{x_if_i}, \sum_{i=1}^n{x_if_i} \rangle$. -
Merci pour ton aide, quand je développe ce produit scalaire j'obtiens :
$\langle \sum_{i=1}^n x_if_i,\sum_{i=1}^n x_if_i\rangle=\sum_{i=1}^n\left( \sum_{j=1}^n\langle x_if_i,x_jf_j\rangle\right)$
et en rassemblant les termes j'obtiens
\[=2\sum_{1\leq j<n,\ i>j} \langle x_jf_j,x_if_i\rangle+\sum_{i=1}^n ||x_if_i||^2\]
La deuxième partie sera donc forcément positive (ou nulle) mais quant-à la première... -
Oui mais l'expression $\langle \sum_{i=1}^n{x_if_i}, \sum_{i=1}^n{x_if_i} \rangle$ dont tu pars est déjà positive, non?
-
Ah oui, l'expression c'est $||\sum_{i=1}^n x_if_i||^2$ donc positif. Et ça implique que la deuxième partie du développement est aussi positive donc que toute la forme bilinéaire est positive. Si je comprends bien du moins.
-
Oui c'est ça, la question suivante devrait se faire sans problème.
-
Merci beaucoup pour l'aide, et maintenant oui, la question d'après devient beaucoup plus simple !
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Bonjour!
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