―  Révisions d'algèbre · Fiche 2  ―

Les projecteurs et les symétries

Projections · Projecteurs · Image et noyau · Symétries · Lien entre les deux

Table des matières
Cette fiche s'appuie sur les notions de sous-espaces supplémentaires, de noyau et d'image : en cas de doute, voir la fiche L'algèbre linéaire.
I
Projections et projecteurs
1 — Projection sur un sous-espace parallèlement à un autre
Définition 1Projection

Soient \(E\) un espace vectoriel, \(F\) et \(G\) deux sous-espaces vectoriels de \(E\) supplémentaires : \(E = F \oplus G\). Ainsi, tout vecteur \(x\) de \(E\) se décompose de façon unique sous la forme \(x = x_F + x_G\), où \(x_F\) est un vecteur de \(F\) et \(x_G\) un vecteur de \(G\). Plus formellement, pour tout \(x \in E\), il existe un unique couple \((x_F, x_G) \in F \times G\) tel que \(x = x_F + x_G\).

La projection \(p_{F,G}\) sur \(F\) parallèlement à \(G\) est l'application :

\[p_{F,G} : \begin{array}{rcl} E & \longrightarrow & E \\ x = x_F + x_G & \longmapsto & x_F. \end{array}\]

Le vecteur \(p_{F,G}(x) = x_F\) est appelé le projeté du vecteur \(x\) sur \(F\) parallèlement à \(G\). En particulier, on a :

\[x = \underbrace{p_{F,G}(x)}_{= x_F \in F} + \underbrace{\big(x - p_{F,G}(x)\big)}_{= x_G \in G}.\]

Illustration dans le cas où \(F\) et \(G\) sont deux droites vectorielles distinctes de \(E = \mathbb{R}^2\) :

xxFxGFG
Le projeté \(x_F\) de \(x\) sur \(F\) parallèlement à \(G\) : on « descend » de \(x\) jusqu'à \(F\) en suivant la direction de \(G\).
Exemples

1. Soit \(E\) un espace vectoriel. Alors :

  • l'application nulle \(0_{\LL(E)} : x \in E \mapsto 0_E\) est une projection : c'est la projection sur le sous-espace \(\{0_E\}\) parallèlement à \(E\) ;
  • l'application identité \(\Id_E\) est une projection : c'est la projection sur le sous-espace \(E\) parallèlement à \(\{0_E\}\).

2. Dans l'espace vectoriel \(E = \mathbb{R}^2\), considérons la base canonique \((e_1, e_2)\) et les deux droites vectorielles \(D_1 = \Vect(e_1)\) et \(D_2 = \Vect(e_2)\). On a clairement \(\mathbb{R}^2 = D_1 \oplus D_2\). Pour tout vecteur \(u = (x, y)\) de \(\mathbb{R}^2\), l'unique décomposition de \(u\) selon \(D_1\) et \(D_2\) s'écrit :

\[u = \underbrace{(x, 0)}_{= u_1 \in D_1} + \underbrace{(0, y)}_{= u_2 \in D_2}.\]

Autrement dit, l'application \(p_1 : (x, y) \in \mathbb{R}^2 \mapsto (x, 0) \in \mathbb{R}^2\) est la projection sur \(D_1\) parallèlement à \(D_2\) : elle est dite première projection canonique. L'application \(p_2 : (x, y) \in \mathbb{R}^2 \mapsto (0, y) \in \mathbb{R}^2\) est la projection sur \(D_2\) parallèlement à \(D_1\) : elle est dite deuxième projection canonique.

3. Considérons :

  • \(\mathscr{T}_n(\mathbb{R})\) le sous-espace vectoriel de \(\MM_n(\mathbb{R})\) formé des matrices triangulaires supérieures ;
  • \(\mathscr{T}_n^+(\mathbb{R})\) le sous-espace vectoriel de \(\MM_n(\mathbb{R})\) formé des matrices triangulaires supérieures strictes, c'est-à-dire comportant exclusivement des 0 sur la diagonale ;
  • \(\mathscr{D}_n(\mathbb{R})\) le sous-espace vectoriel de \(\MM_n(\mathbb{R})\) formé des matrices diagonales.

On vérifie immédiatement que \(\mathscr{T}_n(\mathbb{R}) = \mathscr{T}_n^+(\mathbb{R}) \oplus \mathscr{D}_n(\mathbb{R})\). Pour fixer les idées, considérons le cas \(n = 3\). Toute matrice triangulaire supérieure se décompose sous la forme \(T = T^+ + D\) :

\[T = \begin{pmatrix} a & b & c \\ 0 & d & e \\ 0 & 0 & f \end{pmatrix} = \underbrace{\begin{pmatrix} 0 & b & c \\ 0 & 0 & e \\ 0 & 0 & 0 \end{pmatrix}}_{T^+ \text{ triangulaire supérieure stricte}} + \underbrace{\begin{pmatrix} a & 0 & 0 \\ 0 & d & 0 \\ 0 & 0 & f \end{pmatrix}}_{D \text{ diagonale}}.\]

Cette décomposition est clairement unique (par exemple parce que \(\mathscr{T}_n^+(\mathbb{R}) \cap \mathscr{D}_n(\mathbb{R}) = \{0\}\) : la seule matrice à la fois triangulaire supérieure stricte et diagonale est la matrice nulle). La projection sur \(\mathscr{T}_3^+(\mathbb{R})\) parallèlement à \(\mathscr{D}_3(\mathbb{R})\) est l'application \(T \mapsto T^+\), et la projection sur \(\mathscr{D}_3(\mathbb{R})\) parallèlement à \(\mathscr{T}_3^+(\mathbb{R})\) est l'application \(T \mapsto D\) :

\[p_{\mathscr{T}_3^+, \mathscr{D}_3}(T) = T^+ = \begin{pmatrix} 0 & b & c \\ 0 & 0 & e \\ 0 & 0 & 0 \end{pmatrix}\]
\[p_{\mathscr{D}_3, \mathscr{T}_3^+}(T) = D = \begin{pmatrix} a & 0 & 0 \\ 0 & d & 0 \\ 0 & 0 & f \end{pmatrix}\]
Remarque
Les deux projections associées à \(E = F \oplus G\)

Si \(F\) et \(G\) sont deux sous-espaces vectoriels de \(E\) supplémentaires, connaître la projection \(p_{F,G}\) sur \(F\) parallèlement à \(G\) revient à connaître la projection \(p_{G,F}\) sur \(G\) parallèlement à \(F\). En effet, en reprenant les notations de la définition, on a, pour tout vecteur \(x\) de \(E\), \(x = x_F + x_G = p_{F,G}(x) + p_{G,F}(x)\), autrement dit :

\[p_{G,F} = \Id_E - p_{F,G}.\]
2 — Premières propriétés des projections
Proposition 1
Premières propriétés des projections

Soient \(E\) un espace vectoriel, \(F\) et \(G\) deux sous-espaces vectoriels de \(E\) supplémentaires. La projection \(p_{F,G}\) sur \(F\) parallèlement à \(G\) vérifie les propriétés suivantes :

  1. \(p_{F,G}\) est une application linéaire ; c'est un endomorphisme de \(E\) ;
  2. \(\Img(p_{F,G}) = \underbrace{\{x \in E \,;\, p_{F,G}(x) = x\}}_{\text{vecteurs invariants par } p_{F,G}} = F\) ;
  3. \(\Ker(p_{F,G}) = G\).

Ainsi, toute projection \(p\) est la projection sur \(\Img p\) parallèlement à \(\Ker p\).

  1. Supposons de plus l'espace \(E\) de dimension finie \(n \in \mathbb{N}^*\). Notons \(r = \dim F \in \llbracket 0, n \rrbracket\). Soient \(\BB_F\) une base de \(F\), \(\BB_G\) une base de \(G\) et \(\BB\) la base de \(E\) obtenue en concaténant les familles \(\BB_F\) et \(\BB_G\). La matrice de la projection \(p_{F,G}\) dans la base \(\BB\) est alors la matrice diagonale
    \[J_{n,n,r} = \begin{pmatrix} 1 & & & & & \\ & \ddots & & & & \\ & & 1 & & & \\ & & & 0 & & \\ & & & & \ddots & \\ & & & & & 0 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} I_r & 0_{r,n-r} \\ 0_{n-r,r} & 0_{n-r,n-r} \end{pmatrix} \in \MM_n(\mathbb{R})\]
    dont les \(r\) premiers coefficients diagonaux sont égaux à 1 et les autres sont nuls.
xp(x) = p∘p(x)x − p(x)Im pKer p
Pour une projection \(p\) : \(p(x) = p \circ p(x)\) appartient à \(\Img p\), et \(x - p(x)\) appartient à \(\Ker p\).
Démonstration

Soient \(E\) un espace vectoriel, \(F\) et \(G\) deux sous-espaces vectoriels de \(E\) supplémentaires.

1. Linéarité. Soient \(x\) et \(x'\) deux vecteurs de \(E\) et \(\lambda\) un réel. Il existe un unique couple \((x_F, x_G) \in F \times G\) tel que \(x = x_F + x_G\). Comme on l'a vu plus haut, le vecteur \(x_F\) s'écrit \(p_{F,G}(x)\), d'où :

\[x = x_F + x_G = \underbrace{p_{F,G}(x)}_{\in F} + \underbrace{(x - p_{F,G}(x))}_{\in G}, \qquad x' = x'_F + x'_G = \underbrace{p_{F,G}(x')}_{\in F} + \underbrace{(x' - p_{F,G}(x'))}_{\in G}.\]

Il en résulte :

\[\lambda x + x' = \big(\lambda p_{F,G}(x) + p_{F,G}(x')\big) + \big(\lambda(x - p_{F,G}(x)) + x' - p_{F,G}(x')\big). \qquad (1)\]

Comme \(F\) est un sous-espace vectoriel de \(E\), il est stable par combinaison linéaire, d'où \(\lambda p_{F,G}(x) + p_{F,G}(x') \in F\). De même, comme \(G\) est un sous-espace vectoriel de \(E\), on a \(\lambda(x - p_{F,G}(x)) + x' - p_{F,G}(x') \in G\). D'autre part :

\[\lambda x + x' = \underbrace{p_{F,G}(\lambda x + x')}_{\in F} + \underbrace{\big(\lambda x + x' - p_{F,G}(\lambda x + x')\big)}_{\in G}. \qquad (2)\]

Par hypothèse, \(E = F \oplus G\) ; ainsi, la décomposition du vecteur \(\lambda x + x'\) comme somme d'un vecteur de \(F\) et d'un vecteur de \(G\) est unique. On peut donc identifier les vecteurs intervenant dans les expressions (1) et (2), ce qui fournit \(p_{F,G}(\lambda x + x') = \lambda p_{F,G}(x) + p_{F,G}(x')\). Ceci montre que \(p_{F,G}\) est bien linéaire ; c'est un endomorphisme de \(E\).

Remarque importante. Même s'il n'est pas difficile de démontrer qu'une projection est linéaire, ce n'est pas non plus tout à fait évident ; un argument crucial est l'unicité de la décomposition d'un vecteur de \(E\) comme somme d'un vecteur de \(F\) et d'un vecteur de \(G\).

2. Image. Soit \(x \in E\). On a vu que \(x = \underbrace{p_{F,G}(x)}_{\in F} + \underbrace{(x - p_{F,G}(x))}_{\in G}\). Ainsi, on obtient l'équivalence \(p_{F,G}(x) = x \iff x \in F\), d'où \(\{x \in E \,;\, p_{F,G}(x) = x\} = F\).

L'inclusion \(\{x \in E \,;\, p_{F,G}(x) = x\} \subset \Img p_{F,G}\) est évidente. Réciproquement, soit \(y \in \Img p_{F,G}\) ; c'est donc un élément de \(F\). Comme tous les vecteurs de \(E\), \(y\) se décompose comme somme d'un vecteur de \(F\) et d'un vecteur de \(G\) :

\[y = \underbrace{p_{F,G}(y)}_{\in F} + \underbrace{(y - p_{F,G}(y))}_{\in G} \quad (3) \qquad \text{et d'autre part} \qquad y = \underbrace{y}_{\in F} + \underbrace{0_E}_{\in G}. \quad (4)\]

L'unicité de la décomposition de \(y\) comme somme d'un vecteur de \(F\) et d'un vecteur de \(G\) permet d'identifier les vecteurs des membres de droite de (3) et (4) : \(p_{F,G}(y) = y\), et donc \(y \in \{x \in E \,;\, p_{F,G}(x) = x\}\). L'inclusion \(\Img p_{F,G} \subset \{x \in E \,;\, p_{F,G}(x) = x\}\) est démontrée. Finalement, l'égalité \(\Img p_{F,G} = \{x \in E \,;\, p_{F,G}(x) = x\}\) est démontrée.

3. Noyau. Soit \(x \in E\). Écrivons de nouveau l'identité \(x = \underbrace{p_{F,G}(x)}_{= x_F \in F} + \underbrace{(x - p_{F,G}(x))}_{= x_G \in G}\). On a alors :

\[x \in \Ker p_{F,G} \iff p_{F,G}(x) = 0_E \iff x = x_G \iff x \in G.\]

Ceci démontre l'identité \(\Ker p_{F,G} = G\).

4. Matrice. La relation \(F \oplus G = E\) montre que la famille \(\BB\) obtenue en concaténant les bases \(\BB_F\) de \(F\) et \(\BB_G\) de \(G\) est une base de \(E\). Notons \(\BB_F = (u_1, \dots, u_r)\) et \(\BB_G = (u_{r+1}, \dots, u_n)\). Tout vecteur de \(F\) est invariant par la projection \(p_{F,G}\) (d'après le point 2), donc pour tout \(i \in \llbracket 1, r \rrbracket\), \(p(u_i) = u_i\) : ceci fournit les \(r\) premières colonnes de la matrice de \(p_{F,G}\) dans la base \(\BB\). Tout vecteur de \(G\) appartient au noyau de \(p_{F,G}\) (d'après le point 3) ; ainsi, pour tout \(i \in \llbracket r+1, n \rrbracket\), \(p(u_i) = 0_E\) : ceci fournit les \(n - r\) dernières colonnes. On obtient bien la matrice \(J_{n,n,r}\) souhaitée.

3 — Projecteurs
Définition 2Projecteur

Soient \(E\) un espace vectoriel et \(p : E \to E\) une application. On dit que \(p\) est un projecteur si \(p\) est linéaire et vérifie \(p \circ p = p\).

Proposition 2
Équivalence des définitions
  1. Toute projection est un projecteur.
  2. Tout projecteur est une projection. Plus précisément, tout projecteur \(p\) est la projection sur \(\Img p\) parallèlement à \(\Ker p\). Autrement dit, pour tout \(p \in \LL(E)\) :
\[p \circ p = p \iff \big(E = \Img p \oplus \Ker p, \text{ et } p \text{ est la projection sur } \Img p \text{ parallèlement à } \Ker p\big).\]
Démonstration du point 1

Soient \(E\) un espace vectoriel, \(F\) et \(G\) deux sous-espaces vectoriels de \(E\) supplémentaires. Notons \(p_{F,G}\) la projection sur \(F\) parallèlement à \(G\). Soit \(x \in E\). Il existe un unique couple \((x_F, x_G) \in F \times G\) tel que \(x = x_F + x_G\). Par définition de la projection, \(p_{F,G}(x) = x_F\). La décomposition du vecteur \(x_F\) selon \(F\) et \(G\) est triviale : \(x_F = \underbrace{x_F}_{\in F} + \underbrace{0_E}_{\in G}\). On en déduit :

\[p_{F,G} \circ p_{F,G}(x) = p_{F,G}(x_F) = x_F = p_{F,G}(x).\]

Ainsi, on a démontré que \(p_{F,G} \circ p_{F,G} = p_{F,G}\), ce qui prouve, \(p_{F,G}\) étant linéaire, que \(p_{F,G}\) est un projecteur.

Sur le dessin précédent, ce point est évident : projeter deux fois de suite le vecteur \(x\) (sur \(F\) parallèlement à \(G\)) revient exactement à ne le projeter qu'une fois.
II
Compléments : symétries
1 — Définition
Définition 3Symétrie

Comme pour les projections et les projecteurs, on donne ici deux définitions qui paraissent différentes mais qui vont s'avérer équivalentes. Soit \(E\) un espace vectoriel.

  1. On suppose que \(F\) et \(G\) sont deux sous-espaces vectoriels de \(E\) supplémentaires. Ainsi, tout vecteur \(x\) de \(E\) se décompose de façon unique sous la forme \(x = x_F + x_G\), où \(x_F\) est un vecteur de \(F\) et \(x_G\) un vecteur de \(G\). On appelle symétrie par rapport à \(F\) parallèlement à \(G\) l'application :
    \[s_{F,G} : \begin{array}{rcl} E & \longrightarrow & E \\ x = x_F + x_G & \longmapsto & s_{F,G}(x) = x_F - x_G. \end{array}\]
  2. On appelle symétrie de \(E\) tout endomorphisme \(s \in \LL(E)\) tel que \(s \circ s = \Id_E\).
xxF = p(x)xG = x − xF−xGs(x) = xF − xGFG
La symétrie par rapport à \(F\) parallèlement à \(G\) conserve la composante \(x_F\) et change \(x_G\) en son opposé.
Exemples
  1. Soit \(E\) un espace vectoriel. L'application identité \(\Id_E\) est une symétrie. Plus précisément, c'est la symétrie par rapport à \(E\) parallèlement à \(\{0_E\}\).
  2. Dans l'espace vectoriel \(E = \mathbb{R}^2\), considérons la base canonique \((e_1, e_2)\) et les deux droites vectorielles \(D_1 = \Vect(e_1)\) et \(D_2 = \Vect(e_2)\). On a \(\mathbb{R}^2 = D_1 \oplus D_2\), et pour tout vecteur \(u = (x, y)\) de \(\mathbb{R}^2\), \(u = \underbrace{(x, 0)}_{\in D_1} + \underbrace{(0, y)}_{\in D_2}\). L'application \(s : (x, y) \in \mathbb{R}^2 \mapsto (x, -y) \in \mathbb{R}^2\) est la symétrie par rapport à la droite \(D_1\) parallèlement à la droite \(D_2\). L'ensemble des vecteurs invariants par cette symétrie est \(\{u \in \mathbb{R}^2 \,;\, s(u) = u\} = \Ker(s - \Id_E) = D_1\), tandis que l'ensemble des vecteurs transformés en leur opposé est \(\{u \in \mathbb{R}^2 \,;\, s(u) = -u\} = \Ker(s + \Id_E) = D_2\).
  3. L'application « transposition » \(T : A \in \MM_n(\mathbb{R}) \mapsto {}^tA \in \MM_n(\mathbb{R})\) est une symétrie. L'ensemble des vecteurs invariants par cette symétrie est le sous-espace vectoriel des matrices symétriques :
    \[\{A \in \MM_n(\mathbb{R}) \,;\, {}^tA = A\} = \Ker(T - \Id_{\MM_n(\mathbb{R})}) = \mathscr{S}_n(\mathbb{R}),\]
    tandis que l'ensemble des vecteurs transformés en leur opposé est le sous-espace vectoriel des matrices antisymétriques :
    \[\{A \in \MM_n(\mathbb{R}) \,;\, {}^tA = -A\} = \Ker(T + \Id_{\MM_n(\mathbb{R})}) = \mathscr{A}_n(\mathbb{R}).\]
Remarques
  1. Toute symétrie est un automorphisme vérifiant \(s^{-1} = s\).
  2. Si l'espace vectoriel \(E\) est de dimension finie \(n \in \mathbb{N}^*\), en notant \(\BB_F\) une base de \(F\), \(r = \dim F = \Card(\BB_F)\), \(\BB_G\) une base de \(G\) et \(\BB\) la base de \(E\) obtenue en concaténant les familles \(\BB_F\) et \(\BB_G\), la matrice de la symétrie \(s_{F,G}\) dans la base \(\BB\) est la matrice diagonale
    \[\begin{pmatrix} 1 & & & & & \\ & \ddots & & & & \\ & & 1 & & & \\ & & & -1 & & \\ & & & & \ddots & \\ & & & & & -1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} I_r & 0_{r,n-r} \\ 0_{n-r,r} & -I_{n-r} \end{pmatrix} \in \MM_n(\mathbb{R})\]
    dont les \(r\) premiers coefficients diagonaux sont égaux à 1 et les autres à \(-1\).
2 — Lien entre projecteur et symétrie
Proposition 3
Lien entre projecteur et symétrie

Soit \(E\) un espace vectoriel. Soit \(p \in \LL(E)\) ; alors \(p\) est un projecteur si et seulement si \(s = 2p - \Id_E\) est une symétrie.

Dit autrement : soit \(s \in \LL(E)\) ; alors \(s\) est une symétrie si et seulement si \(p = \frac{1}{2}(s + \Id_E)\) est un projecteur.

Démonstration. Soit \(s \in \LL(E)\). Posons \(p = \frac{1}{2}(s + \Id_E)\). On calcule :

\[p \circ p = \left(\frac{1}{2}(s + \Id_E)\right) \circ \left(\frac{1}{2}(s + \Id_E)\right) = \frac{1}{4}(s \circ s + 2s + \Id_E).\]

On en déduit l'équivalence :

\[p \circ p = p \iff \frac{1}{4}(s \circ s + 2s + \Id_E) = \frac{1}{2}(s + \Id_E) \iff s \circ s + 2s + \Id_E = 2(s + \Id_E) \iff s \circ s = \Id_E.\]

L'équivalence est démontrée.

Soient \(E\) un espace vectoriel, \(p\) un endomorphisme de \(E\) et \(s = 2p - \Id_E\). On observe alors, pour tout vecteur \(x\) de \(E\), que \(p(x) = x \iff s(x) = x\) et \(p(x) = 0_E \iff s(x) = -x\). Il en résulte : \(\Ker(p - \Id_E) = \Ker(s - \Id_E)\) et \(\Ker(p) = \Ker(s + \Id_E)\).

On en déduit, en utilisant aussi les résultats des propositions 2 et 3, en notant \(F\) et \(G\) deux sous-espaces vectoriels supplémentaires de \(E\) :

\[\begin{aligned} &p \text{ projection sur } F \text{ parallèlement à } G \\ \iff\ &s = 2p - \Id_E \text{ symétrie par rapport à } F \text{ parallèlement à } G. \end{aligned}\]
xp(x)2p(x)x − p(x)p(x) − xs(x) = 2p(x) − x−xIm p = Ker(s − Id)Ker p = Ker(s + Id)
\(s(x) = p(x) + (p(x) - x) = 2p(x) - x\) : la symétrie « va deux fois plus loin » que la projection.
3 — Équivalence des définitions des symétries
Proposition 4
Équivalence des définitions des symétries

Soit \(E\) un espace vectoriel.

  1. On suppose que \(F\) et \(G\) sont deux sous-espaces vectoriels de \(E\) supplémentaires. Soit \(s_{F,G}\) la symétrie par rapport à \(F\) parallèlement à \(G\). Alors l'application \(s_{F,G}\) est une symétrie, au sens où c'est un endomorphisme de \(E\) vérifiant \(s_{F,G} \circ s_{F,G} = \Id_E\).
  2. Réciproquement, si \(s\) est une symétrie de \(E\), c'est-à-dire un endomorphisme de \(E\) vérifiant \(s \circ s = \Id_E\), alors c'est la symétrie par rapport au sous-espace vectoriel \(F = \{x \in E \,;\, s(x) = x\} = \Ker(s - \Id_E)\) parallèlement au sous-espace vectoriel \(G = \{x \in E \,;\, s(x) = -x\} = \Ker(s + \Id_E)\).

Démonstration. On peut, au choix, imiter la démonstration analogue sur les projections et projecteurs, ou bien s'appuyer sur l'équivalence des définitions de projection et projecteur ; c'est cette deuxième possibilité que l'on développe ici.

1. Supposons \(E = F \oplus G\). Ainsi, pour tout \(x \in E\), il existe un unique couple \((x_F, x_G) \in F \times G\) tel que \(x = x_F + x_G\). Par définition de la symétrie par rapport à \(F\) parallèlement à \(G\), on a \(s_{F,G}(x) = x_F - x_G = \underbrace{x_F}_{\in F} + \underbrace{(-x_G)}_{\in G}\), d'où :

\[s_{F,G} \circ s_{F,G}(x) = x_F - (-x_G) = x_F + x_G = x.\]

Ceci démontre l'identité \(s_{F,G} \circ s_{F,G} = \Id_E\), ce qui montre que \(s_{F,G}\) est une symétrie de \(E\) (au sens de la deuxième définition).

2. Réciproquement, soit \(s\) une symétrie de \(E\), c'est-à-dire un endomorphisme de \(E\) vérifiant \(s \circ s = \Id_E\). D'après la proposition précédente, l'endomorphisme \(p = \frac{1}{2}(s + \Id_E)\) est un projecteur de \(E\). L'endomorphisme \(p\) est donc la projection sur \(\Ker(p - \Id_E) = \Ker(s - \Id_E)\) parallèlement à \(\Ker(p) = \Ker(s + \Id_E)\). L'application \(s = 2p - \Id_E\) est donc la symétrie par rapport à \(F = \Ker(s - \Id_E)\) parallèlement à \(G = \Ker(s + \Id_E)\).