Soit F=Vect((1,2,1),(1,0,−1))⊆R3. Une forme φ=ae1∗+be2∗+ce3∗ annule F ssi
a+2b+c=0eta−c=0,
c’est-à-dire c=a et b=−a : F∘=R(e1∗−e2∗+e3∗), de dimension 3−2=1 comme le Théorème 2.6 l’exige. Lu à l’envers : F={(x,y,z):x−y+z=0} — le plan retrouvé comme noyau de l’unique forme engendrant F∘. Passer d’une famille génératrice à des équations est calculer un annulateur ; passer des équations à un paramétrage est calculer un préannulateur. (Vérification : les deux vecteurs générateurs vérifient x−y+z=0.)
Exemple 2.11(Le rang lu des deux côtés)
Soit
A=101213011112.
Rang par colonnes : la troisième ligne est la somme des deux premières, donc rkA≤2 ; les colonnes 1 et 2 sont libres : rkA=2. Le noyau de la transposée : résoudre ATy=0 donne y∈R(1,1,−1), donc kerAT est de dimension 1=3−2 : exactement (imA)∘ sous l’identification de (R3)∗ avec les vecteurs lignes, comme la Proposition 2.10 l’affirme — l’unique relation « ligne3 = ligne1 + ligne2 » est l’annulateur de l’espace des colonnes. Le rang par lignes (2 lignes libres) et le rang par colonnes coïncident non par hasard mais parce que les deux égalent rkA=rkAT.
Exemple 2.24(L’accouplement de trace scinde l’espace des matrices)
Sur M2(R) avec l’accouplement ⟨A,B⟩=tr(AB) de l’Exercice 2.9 : décomposons M=(1243) en parties symétrique et antisymétrique,
M=S+A,S=21(M+MT)=(1333),A=21(M−MT)=(0−110).
Alors tr(SA)=tr(−3−313)=0 : les deux parties sont « orthogonales » pour l’accouplement de trace — une instance du fait général (démontré dans le problème du week-end de ce chapitre) que les matrices antisymétriques forment exactement l’annulateur des symétriques. La dualité voit la décomposition Mn=Sn⊕An avant tout choix de produit scalaire.