Équation normale — Wikipédia

Une équation normale est un concept mathématique que l'on peut trouver en géométrie euclidienne (pour une droite ou un plan) et en statistiques.

En géométrie[modifier | modifier le code]

Droite du plan[modifier | modifier le code]

Dans un plan affine euclidien, l'équation d'une droite affine ax + by + c = 0 est dite normale si a² + b² = 1. Les coefficients a et b sont alors les cosinus directeurs de la normale (N) à la droite passant par l'origine, c'est-à-dire que a peut s'écrire cos α où α est l'angle entre l'axe x et la normale, et que b peut s'écrire cos β où β est l'angle entre l'axe y et la normale.

En deux dimensions (plan affine), β = π/2 - α donc cos β = sin α et sin β = cos α, donc effectivement cos² α + cos² β = 1, mais lorsqu'on monte dans les dimensions supérieures, il n'existe plus de relations triviale entre les cosinus directeurs, sinon que la somme de leurs carrés doit être égale à 1.

Une droite du plan admet exactement deux équations normales, qui correspondent aux deux choix possibles de vecteur normal normé.

L'avantage de l'équation normale est que si M est un point de coordonnées (x , y), la distance du point M à la droite est égale à |ax + by + c|.

Plan de l'espace[modifier | modifier le code]

• Dans un espace affine euclidien de dimension 3, une équation de plan affine ax + by + cz + d = 0 est dite normale si a² + b² + c² = 1.
• Un plan de l'espace admet exactement deux équations normales qui correspondent aux deux choix possibles de vecteur normal normé.
• L'avantage de l'équation normale est que si M est un point de coordonnées (x , y , z), la distance du point M au plan est égale à |ax + by + cz + d|.
• On peut généraliser à un hyperplan.

En statistiques[modifier | modifier le code]

En statistique, les équations normales sont des équations matricielles de la forme :

^tAAx = ^tAb

où

• A est une matrice de réels de dimensions n×p ;
• ^tA est la matrice transposée de A ;
• x est un vecteur réel inconnu de dimension p ;
• b est un vecteur connu de dimension n.

Elles sont utilisées pour effectuer une régression linéaire par la méthode des moindres carrés. De manière générale, il s'agit de la pseudo-solution du système linéaire

Ax = b

que l'on ne peut pas résoudre de manière classique lorsque l'on a plus d'équations indépendantes que d'inconnues (n > p, système surdéterminé).

Référence[modifier | modifier le code]

« Programmes scolaires en vigueur en France »^{(Archive.org • Wikiwix • Archive.is • Google • Que faire ?)}

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