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#126 Re : Entraide (supérieur) » Espace vectoriel topologique(evt) » 28-10-2022 11:36:51

Bonjour à tous les deux,

Glozi, on dit qu'un espace topologique vérifie le 1er axiome de dénombrabilité lorsque sa topologie possède une base dénombrable, et qu'il vérifie le deuxième lorsque chaque point possède un système fondamental dénombrable de voisinages. C'est une terminologie qu'on rencontre plutôt dans les manuels anglo-saxons.

Une suites généralisées (ou filets) est une famille $(f_i)_{i \in I}$ d'éléments d'un ensemble dont l'ensemble de départ $I$ est doté d'une relation d'ordre filtrante (à droite ou gauche), c'est-à-dire que pour tout indice $i, j \in I$, il existe $k$ tel que $i \geq k$ et $j \geq k$ (lorsque la relation est filtrante à droite). Il s'agit en quelque sorte de la notion minimale pour parler de "convergence vers l'infini", en prenant des points "de plus en plus grands". D'ailleurs, un ensemble sur lequel a été défini une relation d'ordre filtrante s'appelle directed set en anglais, donnant cette idée qu'il s'agit finalement de prendre une direction et de s'y maintenir (peu importe que cette direction soit finalement commune à tous les points, comme dans un ensemble totalement ordonné). L'ajout de "filtrant" permet, en gros, le résultat suivant : s'il existe une direction $D_1$ telle qu'une propriété $P_1$ soit vraie dans celle-ci, et une direction $D_2$ telle qu'une propriété $P_2$ soit vraie dans celle-ci, alors il existe une direction $D_3$ telle que $P_1$ et $P_2$ soit vraie : $D_1$ désigne un intervalle $[i, \rightarrow[$, $D_2$ un intervalle $[j, \rightarrow[$ et $D_3$ l'intervalle $[k, \rightarrow[$, avec $k \geq i, j$.

Cela étant précisé, ce n'est finalement pas une notion qu'on retrouve dans les manuels français, car soit on manipule des suites, soit, plus généralement, on introduit les "filtres", notions développées par Cartan et qui identique à celle de "suites généralisés".

Donc, pour conclure, une suite (sans précision) est une suite généralisée, car l'ensemble $\mathbb{N}$ est un ensemble filtrant croissant (il est totalement ordonné), mais une suite généralisée n'est pas du tout une suite au sens où on l'entend habituellement . Précisément, et c'est là la différence fondamentale, l'ensemble des indices peut ne pas être dénombrable.

Après avoir exposée la proposition que présente par notre ami Junior, on la démontre de la façon suivante. Supposons $f$ continue au point $x_0$. Pour tout voisinage $V$ de $f(x_0)$, il existe un voisinage $W$ de $x_0$ tel que la relation $y \in W$ entraîne $f(y) \in V$ ; puisqu'il existe un indice $i \in I$ tel que la relation $j \geq i$ entraîne $x_i \in W$, par la convergence de la suite $(x_i)$, il existe évidemment un indice $i \in I$, tel que la relation $j \geq i$ entraîne $f(x_i) \in V$. Inversement, supposons que $f$ ne soit pas continue au point $x_0$. Cela signifie qu'il existe un voisinage $V$ de $f(x_0)$ tel que, pour tout voisinage $W$ de $x_0$, il existe $y \in W$ et $f(y) \notin V$. Par l'axiome du choix, on va donc pouvoir construire une application $u$ de l'ensemble des voisinages $\mathcal{V}$ de $x_0$ satisfaisant $u(W) \in W$ et $f(u(W)) \notin V$. La suite généralisée $(u(W))_{W \in \mathcal{V}}$ ne converge pas vers $f(x_0)$.

Lorsque $x_0$ possède une base dénombrable, il est possible de réduire l'ensemble de départ (ici \mathcal{V}) à une partie dénombrable de parties, ce qui justifie la manipulation des suites. Sinon, c'est n'est pas un outils adapté.

Enfin, pour conclure, dans un espace vectoriel topologique un point n'a aucune raison d'avoir un système fondamental dénombrable de voisinages : prend n'importe quel espace vectoriel topologique $E$ qui n'est pas discret, et considère, pour un ensemble $I$ non dénombrable, l'espace vectoriel des applications de $I$ dans $E$ ; pour la topologie produit, c'est un espace vectoriel topologique, mais les points de $E^I$ ne peuvent pas posséder de système fondamental dénombrable de voisinages.

(Conclusion (bis) : les espaces vectoriels topologiques dont la topologie peut être définie par une famille de semi-normes sont les espaces qui sont "localement convexes", ce qui n'est pas toujours le cas. Si tous les espaces vectoriels topologiques pouvaient être définie par une unique semi-normes, un simple passage au quotient par le sous-espace des vecteurs de norme nulle, nous donneraient systématiquement un espace normé. Ce serait trop beau pour être vrai...)

#127 Re : Entraide (supérieur) » Topologie de l'ordre » 26-10-2022 15:57:05

Re-bonjour tous le monde,

Désolé de ne pas avoir répondu plutôt (ces quelques jours étaient un peu chargé, et le temps file à une vitesse... piou...)

Glozi, j'ai compris la première preuve, mais je bloque sur le lemme 1. Si j'ai une réunion d'une famille d'intervalles $(I_\alpha)_{\alpha \in A}$, je ne vois pas comment la modifier pour obtenir des intervalles deux à deux disjoints, et sinon je ne vois pas quelles propriétés utiliser pour construire ces intervalles (comme dans le cas de $\mathbb R$, où on introduit les composantes connexes). Une indication ?

Encore merci,

E.

#128 Re : Entraide (collège-lycée) » Factorisation » 21-10-2022 15:38:22

Bonjour Mathilde,

Il s'agit de la règle dite "de distributivité du produit sur l'addition" : si $a, b, c$ sont trois entiers, nous avons
\begin{equation*}
a (b + c) = a b + ac
\end{equation*}
On a donc
\begin{equation*}
- 8(x - 3) = -8x + (-8)(-3) = -8x + (-1)(-1)(8 \times 3) = -8x +24
\end{equation*}

E.

#130 Re : Entraide (supérieur) » Théorie des anneaux » 18-10-2022 16:43:41

Bonjour,

En retournant (comme souvent en mathématiques) à la définition d'un anneau quotient $A/I$ par un idéal $I$ de cet anneau. En guise de remarque et d'indication, j'ajouterais que $A/0$ n'est pas "vraiment" égal à $A$. $A/0$ est une partie de $\mathscr{P}(\mathscr{P}(A))$, qui comprend les parties $\{x \}$, $x \in A$, d'où l'identification courante et les guillements.

E.

#131 Re : Entraide (supérieur) » Les suites réelles » 15-10-2022 18:12:07

Bonjour,

Tu as surement dû voir la notion de suite de Cauchy. Elle te permet de démontrer cette propriété.

E.

#132 Re : Entraide (supérieur) » Logique » 15-10-2022 16:45:07

Bonjour,

Il te suffit de partir de l'implication : $a < b \Rightarrow \frac{a}{2} < \frac{b}{2}$. Cela te donne l'inégalité :
\begin{equation*}
a = \frac{a}{2} + \frac{a}{2} < \frac{b}{2} + \frac{a}{2} <  \frac{b}{2} + \frac{b}{2} = b
\end{equation*}

E.

#133 Re : Entraide (supérieur) » Différentiabilité » 15-10-2022 13:37:32

Bonjour,

Je ne sais pas si c'est le plus simple, mais tu peux toujours revenir à la définition d'une application différentiable. Autrement dit, tu peux démontrer qu'une application est différentiable en tout point $(x_0, y_0)$ de $\mathbb{R}^2$ en exhibant une application affine tangente en ce point, c'est-à-dire une application affine $u$ telle que $f - u$ soit négligeable devant la fonction numérique $x \mapsto \| (x - x_0, y - y_0) \|$. Dans le context qui est ici le notre, cela signifierait qu'il existe deux réels $a, b \in \mathbb{R}$ vérifiant la relation : pour tout $r > 0$, il existe un voisinage $V$ de $(x_0, y_0)$ dans $\mathbb{R}^2$ tel que, pour tout $(x, y) \in V$, on ait
\begin{equation}
\| \cos(x) + \sin(y) - \cos(x_0) - \sin(x_0) - a(x - x_0) - b(y - y_0) \| \leq r  \| (x - x_0, y - y_0) \|
\end{equation}
résultat qui est peut être plus naturel si on écrit
\begin{equation}
\| \cos(x_0 + h) + \sin(y_0 + h') - \cos(x_0) - \sin(x_0) - ah - bh \| \leq r  \| (h, h') \|
\end{equation}
où $h = x -x _0$ et $h' = y - y_0$. La dérivabilité des fonctions $\sin$ et $\cos$ te permet alors de conclure.

E.

#134 Re : Entraide (supérieur) » Dérivée d’une suite de fonction » 15-10-2022 11:01:20

Bonjour à tous,

Yasmina19 a écrit :

Re, je signale juste que j’ai fais une erreur de frappe fn(x)= (x*sqrt(n))/(1+n*x^2)
Et pour la dérivée j’ai en numérateur : (sqrt(n))*(1+n*x^2)-(x*sqrt(n))*(2x*n)

Dans ce cas, , tu as la majoration
\begin{equation}
\forall x \geq 1, \qquad f_n(x) = \frac{x \sqrt{n}}{1 + nx^2} \leq \frac{x \sqrt{n}}{nx^2} = \frac{1}{\sqrt{n}x}\leq \frac{1}{\sqrt{n}}
\end{equation}

On passe de l'écriture $\frac{x\sqrt{x}}{nx^2}$ à à l'écriture $\frac{1}{n\sqrt{x}}$ en remarquant que pour tout $x > 0$
\begin{equation}
\frac{x\sqrt{x}}{nx^2} = \frac{\sqrt{x} \sqrt{x} \sqrt{x}}{n\sqrt{x} \sqrt{x} \sqrt{x}\sqrt{x}}
\end{equation}
E.

#135 Re : Entraide (supérieur) » Dérivée d’une suite de fonction » 14-10-2022 13:55:28

Bonjour Yasmina,

Si je peux te donner un conseil : observe bien une expression mathématique avant de te lancer dans tes calculs (ici, vraiment pénible). Plutôt que de recourir à des calculs fastidieux de la dérivée de $f$, il te suffit de remarquer que :
\begin{equation*}
\forall x \geq 0, \quad f_n(x) = \frac{x \sqrt{x}}{1 + nx^2} \leq \frac{x \sqrt{x}}{nx^2} = \frac{1}{n \sqrt{x}}
\end{equation*}
ce qui te permet de majorer la fonction pour $x \geq 1$. D'autre part,
\begin{equation*}
\forall 1 \geq x \geq 0, \quad f_n(x) = \frac{x \sqrt{x}}{1 + nx^2} \leq \frac{x}{1 + nx^2}
\end{equation*}
Tu n'a plus qu'à étudier le comportement entre $0$ et $1$ de la fonction $g$ bien plus agréable à l'oeil, définie par
\begin{equation*}
g(x) = \frac{x}{1 + nx^2}
\end{equation*}

E.

#136 Re : Entraide (supérieur) » Topologie de l'ordre » 11-10-2022 11:45:09

Bonjour à tous les deux,

Effectivement, la preuve de Fred est problématique : nous avons une famille $(\alpha_{(i, x)})_{(i, x) \in \mathbb{N} \times E}$ qui, sans indication sur $E$, n'a aucune raison d'être dénombrable.

Je n'arrive pas à retrouver le résultat de Glozi :/ En fait, je n'arrive pas à trouver le lien entre des ouverts non vides disjoints et les points isolés à droite (ou gauche), parce qu'un point peut être isolé à droite tout en étant adhérent à l'ensemble des points isolés à droite.

C'est à ce seul endroit ou je bloque. Après, effectivement, une fois résolu le pb d'avoir une partie dénombrable $D$ tel que si $[a, b[ = \{a \}$ alors $a \in D$, on peut dérouler comme Glozi l'a fait.

Encore merci de m'aider !

#137 Re : Entraide (supérieur) » Topologie de l'ordre » 10-10-2022 15:34:47

Merci pour vos réponses !

Une autre question survient. Pour que la topologie de l'ordre sur un ensemble totalement ordonné possède une base dénombrable, il faut et il suffit qu'il existe une partie $D$ dénombrable telle que, pour tout $x \in E$, pour tout $a, b \in E$, si $x \in ]a, b[$, alors il existe $\alpha, \beta \in D$ tels que $a \leq \alpha < x < \beta \leq b$. Dans un sens c'est immédiate, mais dans l'autre je bute.

La démonstration de Schwartz est vraiment laconique "Supposons que cette topologie soit à base dénombrable. Cela implique qu'il existe une famille dénombrable d'intervalles ouverts".
Comment peut-on démontrer que les ouverts de la base dénombrable $B$, qui a priori est quelconque, sont des intervalles ? Étant données deux bases $B_1$ et $B_2$ d'une topologie, a-t-on toujours la possibilité de trouver une partie de l'une qui est une base et de même cardinalité (la plus faible) que la deuxième ?

E.

#138 Re : Entraide (supérieur) » Limite d'une fonction » 04-10-2022 04:06:31

Bonjour,

Oui, il s'agit d'une caractérisation de l'existence d'une limite en un point pour une fonction.

E.

#139 Re : Entraide (supérieur) » Déterminer un ensemble » 25-09-2022 13:41:37

Bonjour,

Peut-on avoir une indication que ce qu'est $N$ ?

E.

#140 Re : Entraide (supérieur) » Topologie de l'ordre » 16-09-2022 06:22:12

Re-bonjour,

Étonnemment (étant donné la stature de Schwartz), sa démonstration de l'intersection de deux ouverts oublie le cas où l'intersection finie s'obtient par la famille vide, ce qui nous donne l'espace tout entier. Cela étant, je viens de réaliser qu'on obtient l'espace tout entier en prenant l'intervalle ouvert $]\leftarrow, \rightarrow [$, que Bourbaki présente comme "l'intervalle ouvert illimité dans les deux sens"(Bourbaki, E, III, 15). On a donc pas besoin des hypothèses supplémentaires.

E.

#141 Entraide (supérieur) » Topologie de l'ordre » 14-09-2022 16:47:27

Eust_4che
Réponses : 14

Bonjour à tous !

Je suis face à un exercice de Bourbaki (Topologie générale, I) dont l'enoncé me pose problème :
"Sur un ensemble ordonné $X$, on désigne par $\mathscr{T}_0(X)$ (...) la topologie engendrée par l'ensemble des intervalles ouverts (...) limités ou non. Montrer que si $E$ est totalement ordonné, les intervalles ouverts (...) forment une base de $\mathscr{T}_0(E)$". Seulement, voilà : que se passe-t-il si $X$ est un singleton $\{ x \}$ ? Comment obtenir $\{x \}$ en prenant la réunion des intervalles ouverts qui sont alors tous vides ?

L'article Wikipédia sur le sujet (https://fr.wikipedia.org/wiki/Topologie_de_l'ordre) exclut ce cas en exigeant que $X$ possède au moins deux éléments et le manuel d'Alain Faisant (TP et TP de topologie générale) demande de le démontrer en supposant que $X$ ne possède ni plus grand ni plus petit élément. Je suis donc un peu circonspect.

Merci pour vos réponses

E.

#142 Re : Entraide (supérieur) » Groupe Z/nZ » 08-09-2022 12:51:30

Oui, effectivement, j'avais en tête les éléments non nuls de $\mathbb{Z} / n \mathbb{Z}$, c'est pour ça que j'ai parlé de nombre premier. Mais le message a été modifié. Merci d'avoir précisé.

#143 Re : Entraide (supérieur) » Groupe Z/nZ » 08-09-2022 06:17:15

Bonjour,

L'ensemble $\mathbb{Z}/n\mathbb{Z}$ n'est pas un groupe multiplicatif. On fait donc référence à l'addition. Sinon, on précise le groupe (multiplicatif) "des inversibles".

E.

#144 Re : Entraide (supérieur) » Limites de fonctions » 03-09-2022 19:22:02

Bonjour,

Si on veut être précis, je dirais que cela dépend de l'ensemble considéré. Si on étudie des limites de fonctions dans $\mathbb{R}$, $+ \infty$ n'étant pas un réel, l'écriture $\lim f = + \infty$ n'a pas vraiment de sens, car celle-ci est réservée à des limites dans $\mathbb{R}$ ; en ce cas, la question ne se pose plus. En revanche, si on considère l'ensemble $\mathbb{R} \cup \{ \pm \infty \}$, qu'on appelle "droite réelle achevée", il est tout à fait juste d'écrire $\lim f = \lim g = + \infty$. Cela étant, tant qu'il ne s'agit pas de faire de la topologie, la distinction entre $\mathbb{R}$ et $\mathbb{R} \cup \{ \pm \infty \}$ se fait peu et on trouve trés souvent l'écriture $\lim f = + \infty$ pour une fonction à valeurs dans $\mathbb{R}$. On peut alors écrire $\lim f = \lim g = + \infty$ sans vraiment de problèmes.

E.

#145 Re : Entraide (supérieur) » Exercice sur les groupes quotients » 02-09-2022 15:38:31

Bonjour,

Dans un groupe $G$, le sous-groupe engendré par un élément $a$ est plus petit sous-groupe le contenant : il s'agit de l'ensemble des puissances $a^k$, où $k \in \mathbb{Z}$. Je pense que tu as confondu "sous-groupes" avec "sous-groupes finis" et que, ne voyant pas apparaitre $I_2$ en multipliant la matrice, tu t'es dit qu'elle n'était pas une puissance de celle-ci, mais :
$$\begin{pmatrix} 1 & 1 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}^0 = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}$$

Bien à toi,
E.

#146 Re : Entraide (supérieur) » Injectivité d'un endomorphisme » 27-08-2022 04:37:00

Bonjour,

C'est une caractérisation des endomorphismes linéaires injectifs : pour que $f$ soit injective, il faut et il suffit que les vecteurs $f(e_1), f(e_2)$ et $f(e_3)$ soient linéairement indépendants, et ici ce n'est pas le cas.

E.

#147 Re : Entraide (supérieur) » Conditions pour avoir un repère » 23-08-2022 18:54:50

Bonjour,

Je pense que tu as voulu écrire $(A, u, v)$. La réponse est très simple : puisque deux vecteurs dirigent le plan $P$, ils sont nécessairement libre dans l'espace vectoriel. Ils forment une base de l'espace de direction et le point $A$ en est l'origine.

E

#148 Re : Entraide (supérieur) » Espace topologique séparé et limite de suite » 16-08-2022 09:27:52

Bonjour à tous,

Je me permet de donner un contre exemple à la réciproque : il existe des espaces non séparés dans lesquels la limite de toute suite est unique. L'espace topologique $\mathbb{R}$ pour la topologie co-dénombrable n'est pas séparé, mais une suite qui converge étant nécessairement constante à partir d'un certain rang, sa limite est unique.

D'ailleurs, l'équivalence entre unicité des valeurs d'adhérence d'une suite et convergence de celle-ci est vrai dans les espaces compacts, mais fausse en général (si l'espace n'est pas séparé).

Bien à vous deux,
E.

#149 Re : Entraide (supérieur) » Espace affine » 14-08-2022 12:35:07

Bonjour,

Pour aider quelqu'un, il faut au moins savoir où il bloque...
Pour la première partie de la question, on a une belle indication, si $c_{kI}$ désigne l'application $A \mapsto \sum_{1 \leq i \leq n} A_{ki}$. Pour la deuxième partie, on peut remarquer qu'étant donnée une matrice $A$ de $M_{n -1}(\mathbb{R})$, il existe une unique matrice dans $V$ qui, si on lui enlève les $n$-ième colonne et ligne, correspond à $A$.

Cela étant dit, je suis un peu confus : que vient faire la notion d'espace affine ici ?

E.

#150 Re : Entraide (supérieur) » frontière d'une partie d'un espace métrique » 02-08-2022 11:56:31

Pourquoi avoir écrit $\complement A = \overline{ \overline{\complement A}}$ ? Le problème vient de là. C'est tout simplement faux. On a $\overline{\complement A} = \overline{ \overline{ \complement A}}$, puisque $\overline{ \complement A}$ est un fermé de ton espace topologique, mais $\complement A \neq \overline{ \complement A}$.

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