--- aliases: up: tags: - s/maths/algèbre --- > [!definition] Définition > Soit $E$ un $\mathbf{K}$-[[espace vectoriel]] de [[dimension d'un espace vectoriel|dimension]] $n$ > Soit $x \in E$, notons : > $\begin{align} \tilde{x} : E^{*} &\to K \\ \varphi & \mapsto \varphi(x) \end{align}$ > Si $\tilde{x}$ est linéaire, alors $\tilde{x} \in \mathscr{L}(E^{*}, K) = E^{**}$ > L'ensemble $E^{* *}$ des applications linéaires de $\mathscr{L}(E^{*}, K)$ est appelé **bidual de $E$** ^definition # Propriétés > [!proposition]+ > Soit $E$ un $\mathbf{K}$-[[espace vectoriel]] de [[dimension d'un espace vectoriel|dimension]] $n$ **finie** > Soit $x \in E$, notons : > $\begin{align} \tilde{x} : E^{*} &\to K \\ \varphi & \mapsto \varphi(x) \end{align}$ > Posons > $\begin{align} T : E &\to E^{**} \\ x &\mapsto \tilde{x} \end{align}$ > Alors **$T$ est un [[isomorphisme]]** > > > [!démonstration]- Démonstration > > - $T$ est linéaire, en effet : > > Soient $x, y \in E$ et $\lambda \in K$ > > $\forall \varphi \in E^{*},\quad T(x+\lambda y)(\varphi) = \varphi(x + \lambda y) = \varphi(x)+\lambda \varphi(y) = T(x)(\varphi) + \lambda T(y)(\varphi)$ > > donc $T(x) + \lambda T(y) = T(x+\lambda y)$ > > - $\dim E = \dim E^{*}$ > > - Il suffit de vérifier que $T$ est injective, i.e. $\ker \varphi = \{ 0 \}$ > > Soit $x \in E$ avec $x \neq 0$ > > Je peux compléter $\{ x \}$ en une base $\{ x, e_2, \dots, e_{n} \}$ de $E$ ([[théorème de la base incomplète]]) > > On définit $\varphi \in E^{*}$ par $\begin{cases} \varphi(x) = 1\\ \varphi(e_{i}) = 0 \end{cases}$ > > alors $\varphi(x) \neq 0$ et $T(x)(\varphi) \neq 0$ et donc $T(x) \neq 0$ > > On a montré que $x \neq 0 \implies T(x) \neq 0$, donc $\ker T = \{ 0 \}$ d'où suit que $T$ est injective > > > > Ainsi, $T$ est une application linéaire et injective entre deux espaces de même dimension, d'où suit que $T$ est un isomorphisme. # Exemples