Montrons que les deux composantes connexes par arcs de GLn(R) sont
GLn+(R)={A:detA>0}etGLn−(R)={A:detA<0}.L’application det:GLn(R)→R∗ est continue, polynomiale en les coefficients. Si γ était un chemin joignant A à B avec detA>0>detB, alors det∘γ serait une fonction continue de [0,1] dans R changeant de signe, donc s’annulant en un t0 par le théorème des valeurs intermédiaires, mais γ(t0) est inversible. Les deux ensembles ci-dessus sont donc non vides, disjoints, de réunion GLn(R), et aucun chemin ne passe de l’un à l’autre.
- Montrons que GLn+(R) est connexe par arcs. Il suffit de relier toute A de déterminant d>0 à In.
Notons Tij(λ)=In+λEij pour i=j les transvections. Le pivot de Gauss, qui n’utilise que des opérations Li←Li+λLj et une mise à l’échelle finale, permet d’écrire
A=T1T2⋯Tk⋅D,D=diag(1,…,1,d),les Tm étant des transvections.
Chaque facteur se relie continûment à In dans GLn+ :
t⟼Tij((1−t)λ),t⟼diag(1,…,1,(1−t)d+t),la première restant de déterminant 1, la seconde de déterminant (1−t)d+t>0 puisque d>0. En multipliant ces chemins terme à terme, on obtient un chemin continu de A à In dans GLn+(R).
- Montrons queGLn−(R) est connexe par arcs. Soit J=diag(−1,1,…,1), de déterminant −1. La multiplication à gauche par J est un homéomorphisme de GLn(R), d’inverse elle-même, et elle échange les deux ensembles. Ainsi GLn−=J⋅GLn+ est image continue d’un connexe par arcs, donc connexe par arcs. ■
No messages yet.