Applications linéaires et Matrices

4         Lien entre opérations sur les applications linéaires et opérations sur les matrices

On suppose dans tout ce paragraphe que E est un espace vectoriel muni de la base  et que F est un espace vectoriel muni de la base .

4.1    Addition de deux applications linéaires

Proposition

Soient . Soient  et  leurs matrices associées relativement aux bases  et . Alors  a pour matrice associée relativement aux bases  et   .

 

Exemple

Considérons deux applications linéaires f et g définies comme suit :

            

Calculer la matrice associée à l’application linéaire  relativement à la base canonique de . Réponse.

 

4.2   Multiplication par un scalaire

Proposition :

Soit  une application linéaire ayant M pour matrice associée relativement aux bases  et . Soit , alors l’application linéaire  a pour matrice associée  relativement aux mêmes bases  et .

 

Exemple

Déterminer la matrice associée à l’application linéaire  relativement à la base canonique de , avec . Réponse.

 

4.3   Composition d’application

Proposition :

Soient  et . On suppose E, F et G munis respectivement des bases ,  et .Soit  la matrice associée à f relativement aux bases  et . Soit  la matrice associée à g relativement aux bases  et . Alors  admet  comme matrice associée relativement aux bases  et .

 

Remarques

  1. La multiplication de deux matrices équivaut à la composition de deux applications linéaires.
  2. Le fait que la composition de deux applications ne commute pas est liée à la non commutativité du produit matriciel.

 


Exemple

Considérons deux applications linéaires f et g définies comme suit :

            

Déterminer la matrice de l’application linéaire  relativement à la base canonique de . Réponse.

 

4.4   Inverse d’une application linéaire

Définition

Soient  une application bijective et  son application réciproque.

Soit  la matrice associée à f relativement aux bases  et .

Alors la matrice associée à  relativement aux bases  et  est  où  est la matrice inverse de .

 

Proposition 1

Une application linéaire f est bijective si et seulement si sa matrice associée  relativement à deux bases quelconques est inversible.

 

Exemple

Considérons l’application linéaire définie par :

Déterminer la matrice associée à . Réponse.

 

Proposition 2

Une application linéaire f est bijective si et seulement si il existe des bases  et  telles que  où  est la matrice de f relativement aux bases  et .