Bonjour à tous,
Je suis en train de réviser pour mes partiels et j'ai pris le sujet de l'année dernière de complément d'analyse. J'ai du mal avec la topologie et là le premier exo j'ai vraiment du mal :
Voici l'intitulé:
Soit B R² la boule fermée de rayon 1 pour la norme infinie et
A:= (x,y,z) R3; (x²+y²-z; z²-3(x²+y²))B.
A est-il fermé? Est-il compact? (justifier les réponses).
Je voulait faire un dessin mais j'ai déjà du mal pour ça et en cours on a toujours étudier un ensemble en faisant un dessin alors je ne vois pas comment faire autrement.
Merci beaucoup pour votre aide.
Comme pour tout (x,y,z), (x²+y²-z; z²-3(x²+y²)) B, et que nous avons la norme infinie ça veut dire que :
|x²+y²-z| 1
et
|z²-3(x²+y²)| 1.
La propriété intéressante de la norme à laquelle je pense en premier (je ne garantis pas que ma méthode soit la meilleure !!) c'est l'inégalité triangulaire .
Donc si on prend :
|3(x²+y²-z)+ (z²-3(x²+y²))| 3 |x²+y²-z| + |z²-3(x²+y²)| 3+1 = 4 .
D'où, avec un rapide calcul on trouve :
|z2 - 3z| 4
|z|.|z-3| 4.
Donc |z| est borné (il est possible d'enlever les valeurs absolues pour s'en convaincre )
De plus, |x2 + y2| - |z| |x²+y²-z| 1
Ainsi on obtient une majoration pour |x2 + y2|, donc pour |x| et |y|.
Donc ... on a que l'ensemble est borné (on est en dimension finie !! donc il reste juste à montrer que c'est fermé).
Prenons une suite convergente d'éléments de A (wn)n .
Alors chacune des composantes converge . Si pour tout n, wn=(xn,yn,zn);
il existe (x,y,z)=w, je ne redétaille pas les 4 limites ...
Comme pour tout n,
(xn2 + yn2 - zn; zn2 -3(xn2+ yn2)) \in B,
limite quand n -> l'infini de ces inégalités sera toujours dans B, B étant fermé .
Donc toute limite de suite d'éléments de A reste dans A ...
Voilà voilà.
Je répète il y a plus simple je pense ... Mais c'est ma première idée . Bon courage pour les partiels !
1.Les applications f : (x,y,z) x2 + y2 - z et g : (x,y,z) -3(x2 + y2) + z2 sont continues et si K = [-1 , +1] on a : A = f-1(K) f-1(K) .
A étant l'intersection de deux fermés est donc fermé.
Pour avoir une idée de A : On remarque que A est invariant par les rotations autour de l'axe 0z (A est de révolution autour de 0z)
Son intersection avec le plan x0z fait intervenir les paraboles d'équations : z = x2 + 1 , z = x2 - 1 et les hyperboles d'équations : z2 - 3x2 = 1 et z2 - 3x2 = -1 .
Une remarque : Soit (x,z) vérifiant |x2 - z| 1 et |z2-3x2| 1 . Posons t = x2 alors . Alors |t - z| 1 et |z2-t| 1
L'ensemble F = {(t,z) . ||t - z| 1 et |z2-t| 1 } est plus facile à dessiner . Il permet de voir que A est borné .
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