Exercice E13

Exercice Publié par admin le 6 novembre 2025
Bac Sciences MathĂ©matiques & LycĂ©e Espaces vectoriels ÉnoncĂ© avec corrigĂ© dĂ©taillĂ©

Conseil méthodologique : Cherchez attentivement cet exercice au brouillon pendant 15 à 30 minutes avant de consulter la solution détaillée ci-dessous.

ÉnoncĂ© de l'exercice :

Soient $~a,b,c~$ trois réels quelconques. On définit : \begin{align*} f_a~&:~ x~\mapsto~\sin(x+a)\\ f_b~&:~ x~\mapsto~\sin(x+b) \\ f_c~&:~ x~\mapsto~\sin(x+c) \end{align*} Montrer que ces trois fonctions sont liées.
Solution Détaillée & Corrigé Pas à Pas Corrigé complet
Indépendance linéaire et dimension de l'espace

Soient $a, b$ et $c$ trois réels.
On considĂšre les fonctions:
$f_a(x) = \sin(x+a)$, $f_b(x) = \sin(x+b)$ et $f_c(x) = \sin(x+c)$.
Montrons que la famille $(f_a, f_b, f_c)$ est liée.

Démonstration par l'argument de dimension
  • D'aprĂšs les formules d'addition, pour tout rĂ©el $\theta$, on a :
    $f_\theta(x) = \sin(x+\theta) = \cos \theta \sin x + \sin \theta \cos x$.
  • Soit $E$ l'ensemble des fonctions de la forme $x \mapsto \alpha \sin x + \beta \cos x$, oĂč $(\alpha, \beta) \in \mathbb{R}^2$.
    On peut facilement vérifier que la famille $(\sin, \cos)$ est une famille libre, elle constitue donc une base de $E$.
  • Par consĂ©quent, l'espace vectoriel $E$ est de dimension : \[\dim(E) = 2\]
  • Or, les trois fonctions $f_a, f_b$ et $f_c$ sont des Ă©lĂ©ments de $E$ car elles sont des combinaisons linĂ©aires des fonctions $\sin$ et $\cos$.
  • Conclusion :
    La famille $(f_a, f_b, f_c)$ est formĂ©e de 3 vecteurs dans un espace de dimension 2. Une famille dont le cardinal est strictement supĂ©rieur Ă  la dimension de l'espace ne peut pas ĂȘtre libre. Elle est donc nĂ©cessairement liĂ©e.