Complément orthogonal

Complément orthogonal

En mathématiques, plus précisément en algèbre linéaire et en analyse fonctionnelle, le complément orthogonal W^\bot d'un sous-espace vectoriel W d'un espace préhilbertien V est l'ensemble des vecteurs de V qui sont orthogonaux à tout vecteur de W, c'est-à-dire

W^\bot=\left\{\,x\in V : \forall y\in W\ \langle x \mid y \rangle = 0 \, \right\}.\,

Le complément orthogonal est toujours fermé. Pour un espace de Hilbert, le complément orthogonal du complément orthogonal de W est l'adhérence de W, soit

W^{\bot\,\bot}=\overline W~.

Espace de Banach

Il existe un analogue de cette notion pour un espace de Banach quelconque. On peut alors définir le complément orthogonal de W comme étant le sous-espace du dual topologique V' de V défini par

W^\bot = \left\{\,x\in V' : \forall y\in W\ x(y) = 0 \, \right\}~.

Il s'agit toujours d'un sous-espace fermé de V' . Il existe aussi une propriété analogue au double complément. W^{\bot\,\bot} est alors un sous-espace de V'' (qui n'est pas égal à V). Cependant, si V est un espace réflexif, c'est-à-dire si le morphisme naturel i:V\to V'' est un isomorphisme, on a :

i(\overline W)= W^{\bot\,\bot}~.

C'est une conséquence du théorème de Hahn-Banach.

Références


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