Combinaison Lineaire
1. Énoncé du problème :
Exprimer le vecteur $\vec{w} = (8, -7, 8)$ comme une combinaison linéaire des vecteurs $\vec{u} = (2, -1, -1)$ et $\vec{v} = (-4, 3, -2)$, c'est-à-dire trouver des scalaires $a$ et $b$ tels que
$$\vec{w} = a\vec{u} + b\vec{v}$$
2. Écriture du système :
Cela revient à résoudre le système d'équations suivant :
$$
\begin{cases}
8 = 2a - 4b \\
-7 = -a + 3b \\
8 = -a - 2b
\end{cases}
$$
3. Résolution du système :
De la deuxième équation, isolons $a$ :
$$-7 = -a + 3b \implies a = 7 + 3b$$
Substituons $a$ dans la première équation :
$$8 = 2(7 + 3b) - 4b = 14 + 6b - 4b = 14 + 2b$$
$$2b = 8 - 14 = -6 \implies b = -3$$
Puis, calculons $a$ :
$$a = 7 + 3(-3) = 7 - 9 = -2$$
Vérifions avec la troisième équation :
$$8 = -a - 2b = -(-2) - 2(-3) = 2 + 6 = 8$$
La troisième équation est satisfaite.
4. Conclusion sur la combinaison linéaire :
Le vecteur $\vec{w}$ s'exprime comme :
$$\vec{w} = -2\vec{u} - 3\vec{v}$$
5. Dépendance linéaire :
Pour vérifier si $\vec{u}$, $\vec{v}$ et $\vec{w}$ sont linéairement dépendants, on regarde si $\vec{w}$ est une combinaison linéaire de $\vec{u}$ et $\vec{v}$. Comme nous avons trouvé des scalaires $a$ et $b$ non tous nuls tels que $\vec{w} = a\vec{u} + b\vec{v}$, les vecteurs sont linéairement dépendants.
Réponse finale :
$$\vec{w} = -2\vec{u} - 3\vec{v}$$
Les vecteurs $\vec{u}$, $\vec{v}$ et $\vec{w}$ sont linéairement dépendants.