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Mathématiques · Glossaire

Qu'est-ce que « forme alternée » ?

Définition 2.13 Mathématiques universitaires — Licence 2 · Chapitre 2 — Algèbre linéaire

Une application f ⁣:En→Kf \colon E^n \to K est nn-linéaire quand elle est linéaire en chaque variable, et alternée quand elle s’annule dès que deux arguments sont égaux. Le caractère alterné implique le caractère antisymétrique : échanger deux arguments change le signe (développer f(…,x+y,…,x+y,… )=0f(\dots, x + y, \dots, x + y, \dots) = 0) ; plus généralement, pour σ∈Sn\sigma \in \mathfrak{S}_n,

f(xσ(1),…,xσ(n))=ε(σ) f(x1,…,xn),f(x_{\sigma(1)}, \dots, x_{\sigma(n)}) = \varepsilon(\sigma)\, f(x_1, \dots, x_n),

en décomposant σ\sigma en transpositions (Théorème 1.21).

Exemples

Exemple 2.15 (Sarrus, dérivé et démoli)

Pour n=3n = 3 la formule des permutations a exactement 3!=63! = 6 termes. Lister S3\mathfrak{S}_3 par signature — id\mathrm{id}, (1 2 3)(1\,2\,3), (1 3 2)(1\,3\,2) paires ; (1 2)(1\,2), (1 3)(1\,3), (2 3)(2\,3) impaires — donne

det⁡A=a11a22a33+a21a32a13+a31a12a23−a21a12a33−a31a22a13−a11a32a23:\det A = a_{11}a_{22}a_{33} + a_{21}a_{32}a_{13} + a_{31}a_{12}a_{23} - a_{21}a_{12}a_{33} - a_{31}a_{22}a_{13} - a_{11}a_{32}a_{23} :

précisément la règle des « diagonales » de Sarrus enseignée à l’école — désormais un théorème, avec les signes mystérieux identifiés comme des signatures. La démolition : pour n=4n = 4 il y a 2424 permutations, dont seulement 88 sont ramassées par un quelconque schéma de tracé de diagonales ; Sarrus n’a pas de version de degré 44, et le développement par cofacteurs (Théorème 2.17 (4)) prend le relais. Compter les termes est aussi un avertissement : la formule des permutations a n!n! sommands, c’est donc une définition, pas un algorithme — le pivot de Gauss calcule det⁡\det en O(n3)O(n^3) opérations à la place.

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Définition 21.1 Mathématiques universitaires — Licence 3 · Chapitre 21 — Formes différentielles et théorème de Stokes

Soit EE un espace vectoriel réel de dimension nn. Une forme kk-linéaire alternée sur EE est une application α ⁣:Ek→R\alpha\colon E^k \to \R, linéaire en chaque variable, avec α(v1,…,vk)=0\alpha(v_1, \dots, v_k) = 0 dès que deux arguments sont égaux. Leur espace s’écrit ΛkE∗\Lambda^k E^* ; par convention Λ0E∗=R\Lambda^0E^* = \R. L’alternance force l’antisymétrie : échanger deux arguments change le signe (développer α(…,v+w,…,v+w,… )=0\alpha(\dots, v + w, \dots, v + w, \dots) = 0), et plus généralement α(vσ(1),…,vσ(k))=ε(σ) α(v1,…,vk)\alpha(v_{\sigma(1)}, \dots, v_{\sigma(k)}) = \varepsilon(\sigma)\,\alpha(v_1, \dots, v_k) pour toute permutation σ\sigma.

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