Espace vectoriel quotient

Je bloque sur un problème de MPSI qui définit et étudie les espaces vectoriels quotients. Pour l'instant, les questions précédentes ont déjà montré :
1) la décomposition canonique d'une application linéaire.
2) si $F$ est un sev d'un ev $E$ alors l'ensemble des sev de $E$ contenant $F$ est équipotent à l'ensemble des sev de $E/F$ via $V\mapsto s(V)$ avec $s:E\rightarrow E/F$ la surjection canonique.

Venons-en à ma question :
Soit $F$ un sev d'un ev $E$ et $G$ un sev de $F$. Il s'agit de montrer que $(E/G)/(F/G)$ et $E/F$ sont isomorphes. Déjà, on vérifie que $F/G$ est un sev de $E/G$ donc tous les termes sont bien définis. Ensuite on note $\varphi:E\rightarrow E/G$ et $\phi:E/G\rightarrow (E/G)/(F/G)$ les surjections (linéaires) canoniques. La composée $\phi\circ\varphi:E\rightarrow (E/G)/(F/G)$ est donc linéaire et surjective. Donc pour obtenir le résultat en utilisant (1) on a envie de montrer que son noyau est $F$. Or c'est ce dernier truc que je n'arrive pas à montrer : $\ker(\phi\circ\varphi)=F$ :

$\ker(\phi\circ\varphi)=(\phi\circ\varphi)^{-1}(F/G)$ car $F/G$ est le vecteur nul de $(E/G)/(F/G)$
$=\varphi^{-1}(\phi^{-1}(F/G))$
$=\varphi^{-1}(\ker(\phi))$
$=\varphi^{-1}(F/G)$
Et je ne comprends pas pourquoi cette dernière ligne est égale à $F$.

Réponses

  • Parce qu'il manque une hypothèse. Il faut supposer que $F$ contient $G$ sinon il n'y a pas d'isomorphisme (prends $G=E$ et $F=0$ par exemple)
  • Si, $G$ est un sev de $F$ donc $F$ contient $G$, je l'ai mis plus haut.
  • Ah j'avais mal lu. Dans ce cas-là qu'est-ce que $\varphi(y)\in F/G$ te dit sur $y$ ? Quelle est la définition de $F/G$ (en tant que sous-espace de $E/G$)
  • A part redire $y\in\varphi^{-1}(F/G)$ je ne sais pas quoi dire ^^
    $F/G$ est l'ensemble des $x+G$ avec $x\in F$.
  • $\varphi(y) = x + G$ avec $x\in F$, mais $\varphi(y) = y+G$, donc $y+G = x+G$. Donc ...
  • Donc comme $x\in x+G$, alors $x\in y+G$ donc il existe $g\in G\subset F$ tel que $x=y+g\in F$. L'autre inclusion est plus facile. Merci !
  • J'ai une autre question. On peut aussi démontrer que si $F$ et $G$ sont deux sev de $E$ alors $F/F\cap G$ et $(F+G)/G$ sont isomorphes. Outre la démo qui est je trouve plus facile que la précédente, je n'arrive pas à justifier "intuitivement" ce résultat. Contrairement au résultat disant que si $G$ sev de $F$ sev de $E$ alors $(E/G)/(F/G)$ et $E/F$ sont isomorphes que je trouve facilement intuitif car "il suffit de simplifier par $G$", je ne trouve pas ici de moyen de justifier intuitivement/non rigoureusement/rapidement le résultat.
  • "Il faut" commencer du côté droit : $(F+G)/G$ : qui est-ce ? On prend les éléments $f+g$ et on tue tous les $g$. Il ne reste que les $f$. Ah ! mais que se passe-t-il si $f$ est aussi dans $G$ ? Bah on l'a tué aussi ! Donc finalement on ne prend que les $f$ (d'où le $F$) et on tue parmi ceux-là précisément ceux qui sont aussi dans $G$ : d'où $F\cap G$
  • Oh, magique comme façon de voir, merci !
  • En fait (je continue même si c'est pas demandé) une "bonne" manière de voir les quotients c'est : $E/F$ c'est juste $E$ où on a déclaré que $f=0$ pour $f\in F$, et tout ce qu'on peut déduire de ça, rien de plus, rien de moins. Et pour une raison ou pour une autre le vocabulaire du meurtre ("on tue ces vecteurs", "ah et du coup celui-là il meurt aussi") transmet bien les idées et les intuitions (en tout cas dans mon expérience, certes très restreinte)
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