Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau Maths sup
Partager :

Groupes additifs de réels.

Posté par
luzak
10-03-15 à 12:35

Ce sujet n'attend pas de réponse autre qu'une liste d'erreurs, omissions ou corrections. Éventuellement des démonstrations plus simples.
Il répond à plusieurs demandes qui apparaissent de manière récurrente et j'ai supposé qu'un traitement à part permettant de répondre par un lien pourrait être utile.
Si un administrateur ne le supporte pas il peut le déplacer ou le supprimer.

Soit G un sous-groupe de (\R,+). On a l'équivalence des propositions :
  1) G est dense dans \R
  2) G a au moins un point d'accumulation
  3) 0 est point d'accumulation de G

1)\implies2) : évident
2)\implies3) : Soit \varepsilon>0 et u un point d'accumulation.
Il existe (\alpha,\beta)\in G^2 tel que u-\varepsilon/2<\beta<\alpha<u+\varepsilon/2 et il en résulte \alpha-\beta\in G, 0<\alpha-\beta<\varepsilon donc 0 point d'accumulation
3)\implies1) : Soit (x,y)\in\R^2;\,x<y. Il existe u\in G tel que 0<u<y-x ou 0<-u<y-x.
Comme u\in G équivaut à -u\in G on peut supposer u>0.
Si p=E(y/u) on a pu\leqslant y<(p+1)u);\,x<y-u<pu.
Comme pu\in G on a bien pu\in G\cap[x,y].

Soit G sous-groupe de (\R,+). Alors G est dense dans \R ou il existe a\in\R tel que G=\Z a.

Supposons que G n'est pas dense, donc n'a aucun point d'accumulation.
Si G=\{0\} le choix a=0 convient.
Sinon, E=G\cap\rsp est non vide (si x\in G on a aussi -x\in G), soit a=\inf E. Puisque a n'est pas point d'accumulation on a a\in G.
Soit x\in G\;,p=E(x/a). Alors x=pa+r avec 0\< r<a. Puisque r=x-pa on a r\in G et il faut r=0 donc x=pa.

Soit a,b des réels non nuls et G=\Z a+\Z b.
C'est évidemment un sous groupe de (\R,+). On se propose d'établir : G dense dans \R si et seulement si \dfrac ab\in\R\setminus\Q.
Supposons \dfrac ab\in\Q, par exemple \dfrac ab=\dfrac pq avec p,q entiers premiers entre eux.
Par relation de Bachet, il existe des entiers x,y tels que px+qy=1.
Pour c=\dfrac ap=\dfrac bq il vient 1=x\dfrac ac+y\dfrac bc soit c=xa+yb\in G donc \Z c\subset G.
Par ailleurs, si u=\alpha a+\beta b\in G on a aussi u=(\alpha p+\beta q)c\in\Z c.
Inversement, si G=\Z u puisque a=1a+0b\in G on a a=pu;\,p\in\Z, de même b=qu et il en résulte \dfrac ab\in\Q.

Une application : l'ensemble \{2^p3^q|(p,q)\in\Z^2\} est dense dans \R _+.
Soit [x,y],\;0\leqslant x<y un intervalle de \R _+ et J=]\alpha,\ln y[ (\alpha=-\infty si x=0, \alpha=\ln x sinon). J est un
intervalle de \R d'intérieur non vide.
S'il existe des entiers strictement positifs p,q avec \dfrac{\ln3}{\ln2}=\dfrac pq on a la contradiction 3^p=2^q(2 devrait diviser 3).
Par conséquent \Z \ln2+\Z \ln3 est dense dans \R et il existe (p,q)\in \Z ^2 avec \alpha<p\ln2+q\ln3<\ln y d'où x<2^p3^q<y.

Soit a,b des réels de rapport irrationnel. Alors \N a+\Z b est dense dans \mathbb R.
Soit (x,y\in\R^2);\,x<y et K(x,y)=\Bigl\{p\in\mathbb Z|\exists q\in\mathbb Z,\,pa+qb\in]x,y[\Bigr\} ensemble non vide puisque \Z a+\Z b dense dans \R.
On suppose K(x,y) majoré donc admettant un plus grand élément. Soit p=\max K et on note q un entier tel que pa+qb\in]x,y[.
Soit \varepsilon<\min(y-pa-qb,pa+qb-x,1/|b|) et \varepsilon>0. Il existe (m,n)\in\Z^2 tel que 0<|ma+nb|<\varepsilon. Puisque |b|\varepsilon<1 on a m\neq0 et on peut supposer m>0 (sinon on
prend -m,-n). Alors, x<pa+qb-\varepsilon<(p+m)a+(q+n)b<pa+qb+\varepsilon<y de sorte que (p+m)\in K(x,y) et p+m>p=\max K : contradiction.
On en déduit qu'il existe une infinité de couples (m,n)\in\N\times\Z tels que ma+nb\in\Z : en particulier \N a+\Z b est dense dans \R.

Application aux suites n\mapsto e^{in\theta},\;\theta\in\R.
Soit u_n=e^{in\theta}. Pour \theta\in2\pi\Z la suite est constante, égale à 1 et on suppose désormais \theta\in]0,2\pi[ et on montre :
4) Si \dfrac{\theta}{\pi}\in\Q la suite est périodique avec un nombre fini (supérieur à 2) de valeurs d'adhérence.
Supposons \dfrac{\theta}{\pi}=\dfrac pq fraction irréductible. Alors u_{n+2q}=u_n et u_{n+q}=u_n si p\in2\Z. De plus les termes u_0,u_1,\dots,u_{2q-1} sont distincts si p\notin2\Z (donc la suite prend périodiquement 2q valeurs distinctes); les termes u_0,u_1,\dots,u_{q-1} distincts si p\in2\Z (la suite prend q valeurs distinctes).
5) Si \dfrac{\theta}{\pi}\notin\Q, tout point de \U est valeur d'adhérence.
En effet, soit \alpha\in\R,\;\varepsilon\in\mathbb R_+^*. On a vu qu'il y a une infinité de (n,m)\in\N\times\Z tels que \abs{n\theta+2m\pi-\alpha}<\varepsilon. Alors
\bigl|u_n-e^{i\alpha}\bigr|=\bigl|e^{in\theta+2mi\pi}-e^{i\alpha}\bigr|<\bigr|n\theta+2m\pi-\alpha\bigr|<\varepsilon car x\mapsto e^{ix} est 1-lipschitzienne.

On en déduit : si \dfrac{\theta}{\pi}\notin\Q tout réel de [-1,1] est valeur d'adhérence des suites n\mapsto\cos(n\theta),\;n\mapsto\sin(n\theta).

Posté par
luzak
re : Groupes additifs de réels. 10-03-15 à 12:47

Déjà !
Dans le deuxième paragraphe : l'ensemble E est évidemment G\cap\mathbb R_+^*.
et 0\leqslant a<r çà va de soi.

Dans le 5) oubli d'une valeur absolue : |n\theta+2m\pi-\alpha|<\varepsilon

... A vous de continuer la liste...

Posté par
lafol Moderateur
re : Groupes additifs de réels. 10-03-15 à 16:40

bonjour
pour ce genre de topic, il y a les fiches [lien] : si aucune fiche sur les sous-groupes additifs de IR n'y figure, rien ne t'interdit d'en proposer une.

Posté par
luzak
re : Groupes additifs de réels. 10-03-15 à 18:23

Bonsoir et merci pour ton indication mais je n'ai pas vu le moyen de créer une fiche ni où la propos. Réservé à certains membres ?

Posté par
malou Webmaster
re : Groupes additifs de réels. 10-03-15 à 18:48

bonjour,

tu vas sur la page de ton profil et en haut à gauche, tu as "contribuer"
et là tu peux proposer des fiches

Posté par
malou Webmaster
re : Groupes additifs de réels. 10-03-15 à 18:50

précision, j'ai sauté une page...

sur la page de ton profil, en haut à droite "mes contributions" / contribuer

et à la page suivante "contribuer" est effectivement en haut à gauche

Posté par
luzak
re : Groupes additifs de réels. 10-03-15 à 22:37

Bonsoir !
Merci malou. Faut-il transférer mon sujet ou le re-poster sur "contribuer" ,

Posté par
malou Webmaster
re : Groupes additifs de réels. 11-03-15 à 08:36

oui, je pense que tu dois faire une fiche, avec un titre, descriptif, niveau etc...et à la fin tu vas le soumettre. Ensuite il suivra un chemin un peu compliqué (qui est expliqué), et si validé, sera mis en ligne pour être utile à tous ceux qui sont intéressés par le sujet
Bon courage à toi.



Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Inscription gratuite

Fiches en rapport

parmi 1675 fiches de maths

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !