Minoration d une trace

Je voulais savoir si vous pouviez m'aider dans cette question, qui me sert a répondre à un sujet de polytechnique 89 :
Soit E euclidien, étant donné deux projecteurs orthogonaux f et g (i.e la décomposition Ker f plus Im f égal E est orthogonale) je veux prouver que Tr(fg) est inférieure ou égal au min des rangs des projecteurs. Avec Cauchy Schwarz j'ai juste prouvé que c'était inférieur à la racines des produits des rangs. Merci !

Réponses

  • La raison de ta {\bf majoration} de $tr(fg)$ est due à la conjonction des faits suivants :
    1) $rg(fg) \leq rg(f)$
    2) $rg(fg) \leq rg(g)$
    3) $tr(fg) \leq rg(fg)$ parce que les valeurs propres de $fg$ sont inférieures à 1.
  • Certes mais rien ne dit que fg est diagonalisable donc je ne vois pas quel est le lien entre la trace et le rang de fg. En fait si f et g commutent c est facile mais sans cela je galere.
  • Salut,
    bon je me remet aux maths après 2 ans d'arrêt donc ça sera peut être imparfait.

    Je suppose que f et g ne commute pas sinon c'est trivial.

    Puisque les projecteurs sont orthogonaux on peut trouver deux bases B1 et B2 orthonormales dans lesquels les matrices respectives de f et g sont diagonales avec autant de 1 que le rang du projecteur et des 0 après.

    Soit F et G ces matrices de f et g dans les bases B1 et B2.
    On a Tr(fg)=Tr(FPGP^(-1)) avec P matrice orthogonale ( matrice pour passer d'une base orthonormale à l'autre )

    En développant on a Tr(fg)= $\sum_{i,k}f_{ii}g_{kk}(p_{ik})^2$
    avec $f_{ii}=1$ si $i\leq rg(f)$ et $0$ sinon et de même pour $g$
    On peut conclure ensuite en remarquant que les $p_{ik}^2$ sont inférerieurs à $1$ car les coefficients d'une matrice orthogonale réelle sont inférieurs à $1$ en valeur absolue.
  • Pour comparer la trace et le rang, une trigonalisation de matrices suffit.
    Sinon, en reprenant l'idée de Garfield : le projecteur orthogonal $g$ est diagonalisable sous la forme $\begin{pmatrix} I_{rg(g)} & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}$ dans une base orthonormée $(e_1,\ldots,e_n)$ dans laquelle $f$ est de matrice $F$, et tu trouves facilement : $tr(fg) = \sum\limits_{i=1}^{rg(g)} f_{ii}$.
    Mais, en base orthonormée, $f_{ii} = (f(e_i) \vert e_i)$ et, pour un projecteur orthogonal $0 \leq (f(x)|x) \leq \Vert x \Vert^2$.
    D'une part $tr(fg) \leq \sum\limits_{i=1}^{rg(g)} 1 = rg(g)$, d'autre part $tr(fg) \leq \sum\limits_{i=1}^n f_{ii} = tr(f)$.
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