Dualité et notations

Bonjour,

Je suis en train d'étudier la dualité et un point ne me semble pas clair au niveau des notations.
D'une part, pour un vecteur $v \in E$ où $E$ est un espace préhilbertien quelconque muni du produit scalaire $(.|.)$, le vecteur dual $v^*$ de $v$ est défini comme étant l'application $v^* : x \mapsto (v|x)$, de sorte que $(v|x) = \langle v^* , x\rangle$ où $\langle ., . \rangle$ sont les crochets de dualité.

Or, pour $(e_i)_{i\in I}$ une base de $E$, la base duale $(e_i^*)_{i\in I}$ associée à $(e_i)_{i\in I}$ est définie par :
\[\forall (i, j) \in I^2, \qquad e_i^*(e_j) = \delta_{i,j}.

\] Mais si $(e_i)_{i\in I}$ n'est pas orthonormée, on a a priori $(e_i| e_j) \neq \delta_{i, j}$ donc $(e_i| e_j) \neq \langle e_i^*, e_j\rangle$ ! J'en conclus que la base duale de $(e_i)_{i\in I}$ n'est pas composée des vecteurs duaux des $(e_i)_{i\in I}$ et je trouve ça extrêmement perturbant.

Est-ce que je me trombe dans le raisonnement où bien y a-t-il réellement un "conflit" de notation entre le * de la base duale et le * du vecteur dual ?

Merci d'avance pour votre réponse.

Réponses

  • Bonjour,

    Quelqu'un de plus compétent te répondra, mais ton message me fait me rendre compte (question que je me posais) qu'une fois une base $(e_i)_{1 \leq i \leq n}$ choisie, on peut associer de manière naturelle à un vecteur $v =\sum_{1 \leq i \leq n} a_i e_i$ de $E$, une forme linéaire $v^*=\sum_{1 \leq i \leq n} a_i e^*_i$ et que pour $x=\sum_{1 \leq i \leq n} x_i e_i$, on aura $v^*(x)=(\sum_{1 \leq i \leq n} a_i e^*_i) (\sum_{1 \leq j \leq n} x_j e_j) = \sum_{1 \leq i \leq n} a_i x_i= \langle v^*, x \rangle = (v | x)$.

    Pour ta question, si on a une base $(e_i)_{1 \leq i \leq n}$ de l'espace vectoriel, on peut toujours en faire une base orthonormée pour une forme bilinéaire symétrique en choisissant le produit scalaire défini par $(e_i | e_j) =\delta_{i,j}$. C'est probablement ce qui a été choisi implicitement (sans le dire) dans ton énoncé.
  • Le vecteur dual est défini par un produit scalaire.
    Tu ne peux donc pas utiliser la même notation pour parler de base duale d'une base quelconque. Bref, tes $e_i^*$ ne sont PAS, sauf base orthonormée, les formes coordonnées de la dualité.
  • Merci pour ta réponse Julia Paule ! Oui bien entendu je me doute qu'il est toujours plus aisé de travailler dans une base orthonormée, mais en l’occurrence je souhaite vraiment comprendre en profondeur tous ces concepts et je me place donc dans une situation la plus générale possible. Je ne travaille pas sur un énoncé en particulier.
    En vérité, j'ai rencontré la notion de tenseur dans mes études de physique et je souhaite comprendre mathématiquement à quoi cela correspond, je reprends donc tout depuis la base, ce qui comporte donc la dualité que je n'ai abordée que trop rapidement en prépa.

    Merci Rakam ! C'est donc bien ce que je pensais, les deux notions sont différentes et les notations des différentes ressources que j'utilise se chevauchent un peu.
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