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Niveau Licence Maths 1e ann
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quelques questions sur les suites

Posté par
shelzy01
03-12-09 à 20:07

Bonsoir à tous
Soit (E,-) un espace vectoriel normé réel. Soit zE un vecteur non nul et posons FE le sous-espace vectoriel engendré par x. Soit (xn=n.z) une suite convergente de F.
(1). Montrer que la suite (xn) est bornée.
(2). Conclure que la suite de nombres réels (n) est bornée.
(3). En déduire que la suite (n) admet une sous-suite convergente.
(4). Soit cette limite montrer que la suite (xn) converge vers .z
(5). Soit yE\F. Montrer que: 0 < d(y,F\{0}) y

Voici mes réponses:
(1). juste une définition "Toute suite convergente est bornée"
(2). Alors là je ne sais pas trop si c'est correcte !!
Je dirais comme n est une sous-suite de xn (car xn=n.z) qui est bornée alors n est forcément bornée !
Est-ce correcte ??

Je vous remercie d'avance pour votre aide

Posté par
shelzy01
re : quelques questions sur les suites 03-12-09 à 21:31

Posté par
Arkhnor
re : quelques questions sur les suites 03-12-09 à 21:43

Bonsoir.

Relis la définition de sous-suite, ce que tu dis n'a pas de sens.

Calcule la norme de x_n, relie là avec |\lambda_n|, et déduis que cette dernière quantité est bornée.

Posté par
shelzy01
re : quelques questions sur les suites 03-12-09 à 22:03

merci de m'aider Arkhnor

xn = n*z = z n

comment prouver que cette quantité est borné ??

Posté par
Arkhnor
re : quelques questions sur les suites 03-12-09 à 22:11

Relie les propriétés sur les normes, pourquoi sors-tu le z de la norme ?

Posté par
shelzy01
re : quelques questions sur les suites 03-12-09 à 22:17

z n'est pas un scalaire ici ??

xn = n * z = /z/ * n

Posté par
Arkhnor
re : quelques questions sur les suites 03-12-09 à 22:19

Je cite ton énoncé : Soit z \in E un vecteur non nul.
Quelle est la nature des \lambda_n ?

Posté par
shelzy01
re : quelques questions sur les suites 03-12-09 à 22:20

n sont des vecteurs aussi

Posté par
Arkhnor
re : quelques questions sur les suites 03-12-09 à 22:22

Non.

Si z est un vecteur, qu'est-ce que le sous-espace engendré par z ?

Posté par
shelzy01
re : quelques questions sur les suites 03-12-09 à 22:27

je sais plus désolé je n'ai pas envie de dire n'importe quoi

Posté par
Arkhnor
re : quelques questions sur les suites 03-12-09 à 22:34

Dès le début de l'énoncé figure un mot que tu ne connais pas, avant même de commencer l'exercice, tu dois chercher ce que ça signifie.

Si z est un vecteur, le sous-espace engendré par z est F = \left{\lambda . z \; | \; \lambda \in \mathbb{R} \right}.

Donc, quelle est la nature de z ? de \lambda_n ? de x_n ? A quels ensembles appartiennent-ils ?

On s'éloigne peut-être un peu de l'exercice, mais il faut que ce genre de choses deviennent naturelles, et que tu saches quels sont les objets que tu manipules.

Posté par
shelzy01
re : quelques questions sur les suites 03-12-09 à 22:40

"On s'éloigne peut-être un peu de l'exercice, mais il faut que ce genre de choses deviennent naturelles, et que tu saches quels sont les objets que tu manipules."
Bien au contraire c'est bien merci

z est donc un vecteur car zE un espace vectoriel normé réel
n est une suite de nombres réels qui appartient à
xsub]n[/sub]

Posté par
shelzy01
re : quelques questions sur les suites 03-12-09 à 22:40

xn est une suite de E

Posté par
Arkhnor
re : quelques questions sur les suites 03-12-09 à 22:42

Très bien !

On peut revenir à nos moutons.
Que vaut ||x_n|| ?

Posté par
shelzy01
re : quelques questions sur les suites 03-12-09 à 22:46

merci

xn = n * z = /n/ * x

c'est ça ??

Posté par
Arkhnor
re : quelques questions sur les suites 03-12-09 à 22:47

Oui ! (c'est norme de z, et pas norme de x )

Que vaut donc |\lambda_n| ?

Posté par
shelzy01
re : quelques questions sur les suites 03-12-09 à 22:52

oui bien sure

Bonne question je vois pas trop à vrai dire, on sait que c'est une suite de nombres réels, ça n'a pas avoir quelque chose avec une suite arithmétique ou quelque chose dans ce genre

Posté par
Arkhnor
re : quelques questions sur les suites 03-12-09 à 22:53

Non, comment exprimer |\lambda_n|, grâce à la relation précédente ?

Posté par
shelzy01
re : quelques questions sur les suites 03-12-09 à 22:57

Ah oui: /n/ = xn / x = xn / x

Posté par
Arkhnor
re : quelques questions sur les suites 03-12-09 à 22:58

La première égalité, c'est ok. (petite question, pourquoi as-tu le droit de diviser par la norme de x ?)
La seconde n'a aucun sens, que signifie une division d'un vecteur par un autre ??

Posté par
Arkhnor
re : quelques questions sur les suites 03-12-09 à 22:58

D'ailleurs, c'est z, et non x.

Posté par
shelzy01
re : quelques questions sur les suites 03-12-09 à 23:05

J'ai le droit de diviser par la norme de x car une norme est positive.
une division d'un vecteur par un autre c'est dire qu'ils sont colinéaires ?
(X = a Y)

Posté par
Arkhnor
re : quelques questions sur les suites 03-12-09 à 23:10

Positif n'empeche pas d'être nul, pour diviser par quelque chose, ce quelque chose doit être non nul, positif ou négatif n'y change rien ...

Pour pouvoir diviser par ||z||, il faut que ||z|| \neq 0, et c'est justement le cas, car z est non nul, et la norme d'un vecteur est nulle ssi le vecteur est nul.

On ne divise pas les vecteurs !
Je voulais en arriver à |\lambda_n| = \frac{||x_n||}{||z||}.

Maintenant, tu sais par hypothèse que ||x_n|| est bornée, ce qui te permet directement de montrer que |\lambda_n| est bornée.

Je quitte l'île, je serai là demain matin si personne n'a pris le relai.

Posté par
shelzy01
re : quelques questions sur les suites 03-12-09 à 23:13

ok, d'accord je te remercie Arkhnor pour ton aide et tes petits mots de vocabulaire merci Passe une bonne soirée à demain matin

Posté par
shelzy01
re : quelques questions sur les suites 03-12-09 à 23:19

Donc si on dit que xn est bornée d'après (1) ie xnK alors /n/ K * 1/z

Donc (n) est bornée

Posté par
Arkhnor
re : quelques questions sur les suites 04-12-09 à 09:13

C'est ça !

Pour la 3), c'est une application directe d'un théorème du cours.

Posté par
shelzy01
re : quelques questions sur les suites 04-12-09 à 09:19

Bonjour Arkhnor

Pour la question 3), 4) je sais le faire, par contre la question 5) ?? je ne vois pas du tout:

0 < d(y,F\{0})y

Sachant qu'une question auparavant on devait montrer que F est un fermé.

Posté par
Arkhnor
re : quelques questions sur les suites 04-12-09 à 09:42

Si F est fermé, et y \notin F, que peut-on dire de d(y,F) ?

Posté par
shelzy01
re : quelques questions sur les suites 04-12-09 à 09:45

d(y,F) = inf{d(y,z) / zF)

Posté par
Arkhnor
re : quelques questions sur les suites 04-12-09 à 09:47

Ca c'est la définition, mais que peut-on dire sur cette quantité, si l'on sait que F est fermé et y \notin F ?

Posté par
shelzy01
re : quelques questions sur les suites 04-12-09 à 09:49

Si F est un fermé, et que yF yE\F qui est un ouvert ?

Posté par
Arkhnor
re : quelques questions sur les suites 04-12-09 à 09:51

Oui, mais tu ne réponds pas à ma question. ^^

Si F est fermé, et y \notin F, est-ce que d(y,F) peut être nul ?

Posté par
shelzy01
re : quelques questions sur les suites 04-12-09 à 09:53

non, car yF donc on aura toujours une distance positive

Posté par
shelzy01
re : quelques questions sur les suites 04-12-09 à 09:54

enfin > 0

Posté par
Arkhnor
re : quelques questions sur les suites 04-12-09 à 09:57

Et ce car F est fermé. (c'est important, si F n'était pas fermé, on peut très bien avoir y \notin F et d(y, F) = 0)

En fait, de manière générale, si A est une partie d'un espace métrique (par exemple un evn), alors l'ensemble des points x tels que d(x,A) = 0 c'est \bar A, l'adhérence de A.

Donc on sait maintenant que d(y,F) > 0. Est-ce qu'on a pas une inégalité très simple entre d(y,F) et d(y,F-\left{0\right}) ?

Posté par
shelzy01
re : quelques questions sur les suites 04-12-09 à 10:00

Ok merci pour ces explications

d(y,F) d(y,F\{0})

Posté par
Arkhnor
re : quelques questions sur les suites 04-12-09 à 10:07

Bien, et donc on a une des deux inégalités. (une petite justification pour ce que tu avances ?)

En fait, on peut montrer que d(y,F) = d(y, F - \left{0\right}). Vois-tu comment ?

Posté par
shelzy01
re : quelques questions sur les suites 04-12-09 à 10:11

C'est juste le 0 qu'on enlève de F en fait et l'égalité est la même

Posté par
Arkhnor
re : quelques questions sur les suites 04-12-09 à 10:11

Oui, mais pourquoi le fait de retirer 0 ne change rien ?

Posté par
shelzy01
re : quelques questions sur les suites 04-12-09 à 10:13

Car yE\F enfin je sais pas trop l'expliquer

Posté par
Arkhnor
re : quelques questions sur les suites 04-12-09 à 10:24

L'inclusion F-\left{0\right} \subset F permet de dire que d(y,F) \le d(y,F-\left{0\right}).

Pour prouver d(y,F) \ge d(y,F-\left{0\right}), on doit montrer que \forall x \in F, d(y,x) \ge d(y,F-\left{0\right}). (d(y,x) = ||x-y||)
Si x \neq 0, il n'y a rien à prouver, et si x = 0, on utilise un argument de densité : on approche x = 0 par une suite de F - \left{0\right} qui tend vers 0 (par exemple x_n = \frac{1}{n}z), l'inégalité est valable pour les x_n, et par passage à la limite, elle reste vraie pour x = 0.

On a donc bien d(y,F) = d(y, F- \left{0\right}).

Maintenant, que peut-on dire ||y|| et d(y,F) ?

Posté par
shelzy01
re : quelques questions sur les suites 04-12-09 à 10:29

Ok !!
Si xF d(y,x) = x-y
en fais y=y-0

Posté par
Arkhnor
re : quelques questions sur les suites 04-12-09 à 10:35

Et donc comment peut-on comparer ||y|| et d(y,F) ? (souviens toi que 0 \in F)

Posté par
shelzy01
re : quelques questions sur les suites 04-12-09 à 10:37

d(y,F)y

Posté par
Arkhnor
re : quelques questions sur les suites 04-12-09 à 10:40

Oui !

Et donc c'est terminé !

Posté par
shelzy01
re : quelques questions sur les suites 04-12-09 à 10:41

Ok j'ai trout compris et j'arrive bien au résultat demandé par contre j'ai une toute dernière question

Pour la question 3). Est-ce que la rédaction est correcte:

(xn) est une suite convergente, (n) est donc une sous-suite de xn car (xn=n*z) or la suite de nombres réels (n) est bornée, donc (n) est convergente.
Or toute suite convergente admet une sous-suite convergente donc (n) admet une sous-suite convergente.

Posté par
Arkhnor
re : quelques questions sur les suites 04-12-09 à 10:50

Non, (\lambda_n) n'est pas une sous-suite de (x_n) !
Relis la définition de sous-suite.

L'idée, c'est d'appliquer un théorème du cours : que peut-tu dire d'une suite bornée de nombres réels ?

Posté par
shelzy01
re : quelques questions sur les suites 04-12-09 à 10:51

Une suite bornée de nombres réels est convergente ??

Posté par
Arkhnor
re : quelques questions sur les suites 04-12-09 à 10:53

Non, (-1)^n est bornée, mais n'est pas convergente.

C'est le théorème de Bolzano-Weierstrass : toute suite bornée de nombres réels possède une sous-suite convergente.

Posté par
shelzy01
re : quelques questions sur les suites 04-12-09 à 10:53

toute suite bornée admet une sous suite convergente ??

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