Les applications

On réfléchit ! (3) - Exercice 1

30 min
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Application géométrique.
Question 1
Soit V\mathcal{V} l'ensemble des vecteurs planaires.
Soit P\mathcal{P} un plan muni d'un repère orthonormé (O;i;j)\big( O \,;\, \vec{i} \,;\, \vec{j} \big).
Soit u\vec{u} et v\vec{v} deux vecteurs de V\mathcal{V} appartenant au plan P\mathcal{P}.
On note par uv\vec{u} \bullet \vec{v} le produit scalaire des deux vecteurs u\vec{u} et v\vec{v}.
On note par pp l'application suivante :
p:{V2R(u;v)p(u;v)=uvp : \left\lbrace \begin{array}{rcl} \mathcal{V}^2 & \longrightarrow & \mathbb{R} \\ \big(\vec{u} \,;\, \vec{v}\big) & \longmapsto & p\big(\vec{u} \,;\, \vec{v}\big) = \vec{u} \bullet \vec{v} \end{array} \right.

Etudier l'injectivité de pp.

Correction
On considère les deux vecteurs orthonormés i\vec{i} et j\vec{j}. Ces deux vecteurs sont orthogonaux entre eux, dans ce cas ij=0\vec{i} \bullet \vec{j} = 0. Et de fait p(i;j)=0p\big(\vec{i} \,;\, \vec{j}\big) = 0.
Mais, on sait également que :
p(0;0)=00=0p\big(\vec{0} \,;\, \vec{0}\big) = \vec{0} \bullet \vec{0} = 0
On a donc trouver deux couples différents, de deux vecteurs, qui conduisent aux même résultat en effectuant leur produit scalaire.
Autrement dit, on a donc trouver deux couples différents, de deux vecteurs, qui conduisent à la même image par l'application pp.
On a donc trouver un contre exemple à l'assertion qui sert de définition à une application injective.
Finalement, l'application pp est non injective.
Question 2

Etudier la surjectivité de pp.

Correction
On sait que la norme euclidienne du i\vec{i} est égale à 11. Donc, on en déduit que ii=1\vec{i} \bullet \vec{i} = 1.
Soit rRr \in \mathbb{R}, dans ce cas rii=rRr\vec{i} \bullet \vec{i} = r \in \mathbb{R}, ce qui revient à écrire que p(ri;i)=rRp\big(r\vec{i} \,;\, \vec{i}\big) = r \in \mathbb{R}.
Ainsi, si rRr \in \mathbb{R} est une image de l'application pp alors il est toujourspossibledetrouver{\color{red}{\bf{toujours \,\, possible \,\, de \,\, trouver}}} un antécédent par l'application pp. Cet antécédent est (ri;i)V2\big(r\vec{i} \,;\, \vec{i}\big) \in \mathcal{V}^2.
Finalement, l'application pp est surjective.