4.1 Motivation

On a pu apprécier, dans les dernières sections, à quel point l'introduction de la notion abstraite de vecteur s'est avérée utile, non seulement dans la description des systèmes linéaires, mais aussi dans l'avantage qu'ils représentent d'un point de vue calculatoire: on peut les manipuler un peu comme de simples nombres , sans se soucier du fait qu'ils représentent, a priori, des objets de grandes dimensions.

Les vecteurs nous ont également permis de développer le début de la théorie des applications linéaires \(T:\mathbb{R}^n\to\mathbb{R}^m\), qui nous occuperont pour la plupart de ce que nous allons faire jusqu'à la fin de ce cours.

Mais avant de poursuivre cette étude, nous allons généraliser tout ce que nous avons fait jusqu'ici, pour l'utiliser dans d'autres situations.

En effet, il est profitable, dans beaucoup de situations qui vont bien au-delà de ce que nous avons vu jusqu'à maintenant, d'avoir une structure vectorielle abstraite qui permette de manipuler des objets à l'aide d'une addition vectorielle et d'une multiplication par un scalaire, telle que les propriétés classiques de l'arithmétique (commutativité, distributivité, etc) soient satisfaites. Cette structure, qui généralise la notion de vecteur dans \(\mathbb{R}^n\), est ce qu'on appelle un espace vectoriel, et constitue le sujet de ce chapitre.

Les espaces vectoriels offrent un cadre de travail sur lequel nous redéfinirons naturellement tout ce que nous avons fait dans le cas de \(\mathbb{R}^n\). Nous introduirons également de nouvelles notions, qui seront après utilisées dans le cas particulier des espaces \(\mathbb{R}^n\).

Attention: le contenu de ce chapitre est abstrait! La difficulté principale, pour le novice, est d'accepter le fait que l'on va parler de ''vecteurs'' sans dire exactement ce qu'ils sont; il faudra s'habituer à travailler avec ces objets en utilisant uniquement les propriétés qui les définissent, et qui sont décrites dans la définition de la section suivante.