Produit scalaire et orthogonalité

2         Inégalité de Cauchy-Schwartz et applications

 

Théorème 1 (Inégalité de Schwartz)

Si  est un produit scalaire sur un espace vectoriel E, pour tout  :

 ce qui équivaut à

 

Remarque

Le symbole  désigne la valeur absolue.

 

Théorème 2

Soit E un espace préhilbertien. Alors la norme de E satisfait les propriétés suivantes :

(i)      et          

(ii)    

(iii)   

 

Remarque

La propriété (iii) est appelée « inégalité triangulaire » car si on considère  comme troisième côté du triangle formé avec  et , alors (iii) signifie que la longueur d’un côté du triangle est inférieure ou égale à la somme des longueurs des deux autres côtés.

 

Définition

Soit E un espace préhilbertien. Soit . Si , ou si de manière équivalente , alors  est appelé un vecteur unitaire.

 

Proposition

Si  un vecteur quelconque de E espace préhilbertien, alors le vecteur  est unitaire et colinéaire à . On appelle  le vecteur normé associé à . Le procédé correspondant s’appelle la normalisation.

 

Remarque

Quels que soient les vecteurs , l’angle que font entre eux les vecteurs  et  est l’angle  tel que  et :

D’après l’inégalité de Cauchy-Schwartz, , et donc l’angle  existe toujours et est unique.

Représentation graphique