Espace affine

Bonsoir
Je cherche un exemple d'espace affine:
- qui ne soit pas un sous-espace affine d'un espace vectoriel
- qui ne soit pas un espace vectoriel
Merci

Réponses

  • Bonjour.

    Vu ta deuxième question, je me demande : Quelle est ta définition de "espace affine" ?

    Cordialement.
  • C'est la donnée d'un triplet $(E,\mathcal{E},\varphi)$ où $E$ est un espace vectoriel , $\mathcal{E}$ un ensemble , $\varphi$ une application qui à tout couple de cet ensemble associe un vecteur de $E$ et qui vérifie la relation de Chasles et l'existence d'un unique translaté. Bref $E$ dirige $\mathcal{E}$ par translations et on peut faire du calcul vectoriel avec les points. C'est vrai que ma question est mal posée. Tout espace vectoriel est naturellement muni d'une structure d'espace affine , l'applicatilon ci-dessus étant par exemple celle qui associe à un couple de vecteurs $(x,y)$ l'élément $x-y$. Un exemple que je cherche est un exemple où $\mathcal{E}$ est différent de $E$ et qui n'en est pas une partie.
  • Le problème est que l'espace affine est muni directement d'une structure d'espace vectoriel par sa définition (*). Donc dire "qui n'est pas un espace vectoriel" pose un peu problème.

    Cordialement.

    (*) d'une infinité de façons si le corps de base est infini. [Edit : merci Vincent de m'avoir poussé à rectifier]
  • Un exemple d'une droite affine une peu originale : tu prends $p$ et $q$ deux nombres premiers distincts avec $p < q$ et $p \mid q-1$. Il existe alors un groupe non-abélien $G$ d'ordre $pq$ (unique à isomorphisme près). Un tel groupe possède exactement $q$ $p$-sous-groupes de Sylow et un seul $q$-sous-groupe de Sylow.

    Le $q$-sous-groupe de Sylow agit alors de façon simplement transitive par conjugaison sur les $p$-Sylow et on obtient ainsi une structure de droite affine sur le corps à $q$ éléments.

    Je ne sais pas si c'est ça que tu cherches Mathematoc mais comme le dit Gérard0, de toute façon, en choisissant une origine, tu pourras toujours faire de ton espace affine, un espace vectoriel (je suis un peu moins catégorique sur le fait qu'il y ait une infinité de façons de le faire... disons qu'il y en a autant que de points dans ton espace affine (si on ne compte que les façons "intelligentes", si on se donne le droit de faire ça n'importe comment, on a beaucoup d'autres possibilité))
  • Merci Vincent , je dois prendre du temps pour étudier ton exemple, ce que je vais faire. Sinon, effectivement comme je disais à gerard0 , c'était mal formulé au départ. Je vais essayer de reformuler. On se donne un ensemble $\mathcal{E}$ et un espace vectoriel $E$. Peut-on exhiber une application $\varphi$ (ou à défaut , existe-t-elle?) de $\mathcal{E} \times \mathcal{E}$ dans $E$ telle que $(E,\mathcal{E},\varphi)$ soit un espace affine (comme défini plus haut)? Si c'est impossible en général, j'aurai la réponse à ma question.Merci:-)
    Donc en résumé : peut-on diriger un ensemble arbitrairement choisi par un espace vectoriel quelconque?
  • Il y a un petit problème de cardinalité. Si je ne dis pas de bêtise ton ensemble doit être en bijection avec l'espace vectoriel.
  • Exact , ajoutons cette condition ....:-).
  • Bonjour,

    Un espace affine est, moyennant le choix d'une origine, isomorphe à l'espace vectoriel qui le dirige.
    Donc \(E\) et \(\mathcal{E}\) ont le même cardinal.

    Réciproquement, si \(\mathcal{E}\) est un ensemble qui a même cardinal que \(E\), toute bijection ensembliste entre les deux ensembles permet de transporter à \(\mathcal{E}\) la structure affine canonique de \(E\) sur lui-même.
  • Merci gb!!!! C'est idiot , je suis en train de chercher , mais je ne sais pas quoi poser pour

    $A+B$ ($A,B \in \mathcal{E}$ et $b : E \to \mathcal{E}$ une bijection)...?:-(
  • On note plutôt \(B-A\)… Le transport de structure est simplement donné par :
    \[(A,B) \mapsto f^{-1}\Bigl(f(B)-f(A)\Bigr).\]
  • pffff....évidemment , merci gb :-)
  • Soit $\mathcal{E}$ un ensemble de cardinal infini . Existe-t-il un espace vectoriel $E$ de cardinal $\# \mathcal{E}$?
    Je crois qu'après , j'aurai définitivement résolu mon problème :-)
  • Oui, l'espace vectoriel trivial, de cardinal $1$.
  • J'ai précisé que $\mathcal{E}$ est de cardinal infini skyffer.
  • Tout espace vectoriel non nul sur un corps $K$ contient une droite vectorielle qui a même cardinal que $K$ ; il y a donc une condition sur le cardinal de ton ensemble $\mathcal E$.

    Bruno
  • @mathematoc : si tu poses une question différente que celle que tu as en tête ça n'aide pas. Tu as uniquement demandé s'il existe un espace vectoriel de cardinal non infini, la réponse est oui, l'espace vectoriel trivial.
  • La notation $\#$ signifie pour moi "cardinal de".
    Bruno , je vais réfléchir à ce que tu écris :-)
  • Tu peux détailler où tu veux en venir Bruno?
  • Ah excuse moi, je n'avais pas du tout saisi ;-)
  • Bien sûr : si l'espace n'est pas nul, il contient un vecteur v non nul ; donc il contient le sous-espace engendré par v qui a même cardinal que le corps $K$ par l'application qui, à tout scalaire $\alpha$, associe le vecteur $\alpha$v.

    Bruno
  • oui d'accord :-) , j'avais compris cela. En fait je demande pourquoi (c'est sûrement idiot!!) le fait que $E$ contienne une partie de cardinal $K$ répondrait à ma dernière question....
  • pas de soucis skyffer :-)
  • Je dis simplement que tout ensemble infini peut être muni d'au moins une structure d'espace vectoriel sur $\mathbb Q$ ; mais que l'ensemble $\mathcal E$ doit avoir au moins la puissance du continu pour avoir une structure de $\mathbb R$-espace vectoriel. Cette condition est suffisante par ailleurs.

    Bruno
  • Super , merci beaucoup!!!
    Résumé :

    Tout ensemble de cardinal fini $p$ est dirigeable par un espace vectoriel de cardinal $p$.
    Un ensemble infini $\mathcal{E}$ est dirigeable par un $\mathbb{R}$-espace vectoriel si et seulement si $\mathcal{E}$ a au moins la puissance du continu.
    Corrigé selon la remarque de Poirot
  • Dit autrement :

    On ne peut en général faire de calcul vectoriel sur un ensemble que s'il est fini ou de cardinal $\# \mathbb{R}$.
  • Non, $\mathbb R^{\mathbb R}$ n'a clairement pas la puissance du continu, mais il est muni d'une structure évidente de $\mathbb R$-espace vectoriel... Ce que te dis Bruno est qu'il faut au moins la cardinalité de $\mathbb R$ pour pouvoir être muni d'une telle structure (il faut pouvoir contenir au moins une $\mathbb R$-droite, donc une copie de $\mathbb R$...).
  • J'étais en train de répondre, mais Poirot a été plus vire que moi. Concernant les ensembles finis, tu peux toujours te brosser pour trouver un espace vectoriel sur $\mathbb F_2$ de cardinal $6$ car tout espace fini sur ce corps a pour cardinal une puissance de $2$.

    Bruno
  • Bon je vais revoir tout ceci dans le calme....
    Merci!!
  • Bruno,

    J'ai dit que tout ensemble de cardinal fini $p$ est dirigeable par un espace vectoriel de cardinal $p$. Je ne vois pas en quoi ton exemple contredit cette assertion...? :-S
  • Je me permets d'insister...je suis un peu lent à la détente
  • On peut trouver dans "algèbre géométrique" d'Emil Artin des démonstrations des résultats $\mathbf T_1$, $\mathbf T_2$ suivants.

    Soit $P$ un ensemble, et $D$ un ensemble de parties de $P$ . Deux éléments $d,d'$ de $D$ sont dits parallèles lorsque $d=d'$ ou bien $d\cap d'=\emptyset$.
    On suppose que
    1°) Pour tous $a,b\in P$, il existe un unique $d\in D$ tel que $a\in d$ et $b \in d$
    2°) Pour tout $d\in D$ et tout $x\in P$, il existe un unque $d'\in D$ tel que $x\in d'$ et $d'$ est parallèle à $d$.
    3°) il existe $3$ éléments distincts $a,b,c\in P$ tels qu'il n'existe aucun $d\in D$ tel que $a\in D,b\in D$ et $c\in D$.

    -On dit qu'une application $f:P\to P$ est une translation si elle est égale à l'identité, ou si elle n'admet aucun point fixe et
    si pour tous $x,y\in P$ distincts, pour tous $d,d'\in D$, si $d$ est (l'unique) $d\in D$ contenant $x$ et $y$ et $d'$ l'unique élément de $D$ parallèle à $d$ et contenant $f(x)$ alors $f(y)\in d'$.

    $\mathbf T_1 \bf{)}$. L'ensemble $G$ des translations est un groupe pour la composition des applications. De plus pour tous
    $x,y\in P$, il existe au plus une translation $f$ telle que $f(x)=y$.
    $\mathbf T_2 \bf{)}$ Si de plus l'axiome 4°) ci-dessous est satisfait, alors $G$ est un groupe abélien agissant transitivement sur $P$, et il existe un corps $K$ et une structure de $K$-espace vectoriel de dimension 2 sur $G$.


    Autrement dit $P$ est un espace affine sur $G$ au sens habituel (bourbakiste). On peut vérifier que les éléments de $D$ sont les droites affines de $P$ pour cette structure.



    4°) (Propriété de Desargues)
    Pour tous $d_1,d_2,d_3$ distincts dans $D$, si $d_1,d_2,d_3$ sont parallèles ou ayant tous les $3$ un point en commun, alors pour tous $(p_1,p_2,p_3),(q_1,q_2,q_3)\in d_1 \times d_2 \times d_3$ (distincts de l'élément commun aux $d_i$ s'ils se rencontrent), si $(p_1p_2)$ est parallèle à $(q_1q_2)$ et $(p_1p_3)$ est parallèle à $(q_1q_3)$ alors $(p_2p_3)$ est parallèle à $(q_2q_3)$ (la notation $(uv)$ désignant l'unique élément de $D$ passant par $u$ et $v$, cf axiome 1).
    Une fonction est un ensemble $f$ de couples tel que pour tous $x,y,z$, si $(x,y)\in f$ et $(x,z)\in f$ alors $y = z$.
  • Hé mathématoc, à 75 ans, m'octroies-tu le droit à une petite sieste :-D ?.

    Tu parles d'un ensemble $\mathcal E$ de cardinal fini $p$ sans préciser, j'objecte donc que si je prends $p = 6$ (au hasard) les seuls corps qui sont susceptibles de fournir un espace vectoriel direction pour $\mathcal E$ sont de cardinal moindre que $p$ ce qui laisse les corps :\[\mathbb F_2 = \mathbb Z / (2\mathbb Z) \quad \mathrm{et} \quad \mathbb F_3 = \mathbb Z / (3\mathbb Z)\]Dans le premier $6$ n'est ps une puissance de $2$ et dans le second ce n'est pas une puissance de $3$ ; ces éventualités sont donc à proscrire et $\mathcal E$ ne peut avoir une structure d'espace vectoriel ou d'espace affine.

    Bruno
  • Merci Foys!!! Tu pourrais regarder s'il te plaît le préambule et les hypothèses, il me semble qu'il y a des fautes de frappe, et pour un petit cerveau comme le mien, cela risque d'être difficile à suivre :

    Préambule : $d, d'$ de $D$ plutôt non?
    3) $a,b,c \in D$ et à la fin :
    "$a,b,c \in D$ impossible"...?

    Bruno ,
    Merci !! Pardon pour la sieste!!! D'accord , mais ce qu'on a montré au début de ce fil n'est-il pas que la direction doit être de même cardinal que $\mathcal{E}$...?

    PS: j'aimeais avoir un cerveau aussi brillant à 75 ans....:-)
  • Bruno, parmi les corps de cardinal moindre que $6$, tu oublies $\mathbb{F}_4$. Mais ce n'est pas grave, parce que tout $\mathbb{F}_4$-espace vectoriel a une structure induite de $\mathbb{F}_2$-espace vectoriel par restriction des scalaires.
    ;-)
  • Juste GaBuZoMeu :-S, mais j'ai eu de la chance dans mon oubli.

    Merci
  • @mathemadoc
    oui c'est corrigé!
    Une fonction est un ensemble $f$ de couples tel que pour tous $x,y,z$, si $(x,y)\in f$ et $(x,z)\in f$ alors $y = z$.
  • Et $\mathbb F_5$, n'a-t-il pas moins de 6 éléments ?
    Alain X:-(
  • Pour le cerveau, excuses-moi, mais j'ai besoin de faire la sieste parce qu'il fatigue justement et il n'y a pas de problème.

    Effectivement la direction d'un espace affine et l'ensemble de ses points sont en bijection, mais je ne vois pas de contradiction avec ce que je te dis... De toutes façon, mais objections portent sur les structures finies.

    Pour envisager ta demande initiale, sache que tout espace affine est isomorphe (en bijection et les différentes structures géométriques se correspondent) à un hyperplan affine d'un espace vectoriel. Tout ceci se référant à un corps de base fixé une bonne fois pour toutes.

    Bruno
  • AD : (tu), je n'ai envisagé que les corps dont le cardinal divisait le cardinal de l'ensemble.

    Bruno
  • Merci beaucoup Bruno, oui tu parlais du corps des scalaires (ce qui est logique , et j'aurais pu m'en apercevoir vu ton message précédent!!) ....
    Et avec ceci "tout espace affine est isomorphe à un hyperplan affine d'un espace vectoriel" c'est encore plus clair!
    Merci à tous pour toutes ces aides très précieuses!!!
  • De rien (en ce qui me concerne) :-D.

    Bruno
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