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Topologie de X

Posté par
Anaben33
07-10-23 à 22:10

Bonsoir , je me permet de poster ce problème que je n'arrive pas à résoudre sur le forum:
Topologie de $\{0,1, \ldots, 9\}^{[0,1]}$ On munit $X=\{0, \ldots, 9\}^{[0,1]}$  de la topologie produit, qui peut s'interpréter comme la topologie de la convergence simple pour les fonctions de $[0,1]$ dans $\{0, \ldots, 9\}$ . Le théorème de Tychonov général nous dit que $X=\{0, \ldots, 9\}^{[0,1]}$ muni de la topologie produit est compact.
- Quelles sont les suites convergentes de $X$?
- On considère la suite de fonctions $f_n:[0,1] \rightarrow\{0, \ldots, 9\}$, où $f_n$ associe à $x$, sa $n$-ième décimale. Montrer que la suite $\left(f_n\right)_{n \in \mathbb{N}}$ n'a pas de sous-suite convergente.
- La topologie de la convergence simple sur $\{0, \ldots, 9\}^{[0,1]}$ est-elle métrisable?

- Concernant les suites convergentes de X je ne sais pas j'aurai tendance à dire que ce sont les suites stationnaires mais j'en suis pas sûr , et je ne sais pas par quel arguemnt.
-Je suppose que c'est par absurde , en considérant que elle admet une sous suite convergente on pourra prendre une valeur dans [0,1] qui ne converge pas.
-Je ne pense pas que cette topologie soit métrisable car elle n'est pas séparée.

Posté par
GBZM
re : Topologie de X 08-10-23 à 09:26

Bonjour,

Quand l'énoncé te dit que la topologie est la topologie de la convergence simple, ça devrait te suggérer fortement ce que sont les suites convergentes. Est-ce qu'une suite de fonctions de [0,1] dans {0,1,...,9} qui converge simplement est nécessairement stationnaire ?

Posté par
Anaben33
re : Topologie de X 08-10-23 à 10:19

Effectivement , On peut considérer la fonction indicatrice qui n'est pas stationnaire. Dans ce cas peut-on dire que ce sont les suites qui convergent uniformément , c'est à dire que pour chaque x dans [0,1] la séquence aura une limite commune ?

Posté par
GBZM
re : Topologie de X 08-10-23 à 12:05

Euh ... Quel est le sens de ce que tu as écrit ?

Posté par
Anaben33
re : Topologie de X 08-10-23 à 12:38

Pardon , je suis encore novice en topologie . En soit la définition de la convergence simple me laisserait penser que juste il existe un certain N , à partir du quel pour tout x et pour tout n>=N ,fn(x)=f(x) et c'est pour ça que je pensais aux suites stationnaires . Sinon vraiment je sais pas .

Posté par
GBZM
re : Topologie de X 08-10-23 à 12:43

Tu ne sais pas ce que veut dire qu'une suite de fonction (f_n) définies sur un intervalle I converge simplement vers une fonction f ?
Il me semble qu'on voit ça avant d'étudier la topologie.

Posté par
Anaben33
re : Topologie de X 08-10-23 à 12:55

Une suite de fonction fn converge simplement vers une fonction f dans I si et seulement si \forall x\in A\quad\forall\varepsilon>0\quad\exists N_{\varepsilon,x}\in\N\quad\forall n\in\N\quad\left(n\ge N_{\varepsilon,x}\Rightarrow d(f_n(x),f(x))<\varepsilon\right) . Mais la réponse ne me parait pas complète .

Posté par
Anaben33
re : Topologie de X 08-10-23 à 13:02

Je m'explique : Du moment  que j'ai  $X=\{0, \ldots, 9\}^{[0,1]}$  qui est défini comme étant les fonctions de [0,1] vers {0,1,....,9} il me manque forcément un élément pour parler des suites convergentes de X . Puisque je n'ai pas utilisé le fait que je converge vers un chiffre .

Posté par
Anaben33
re : Topologie de X 08-10-23 à 14:17

Je ne trouve aucun exemple de suite de fonctions qui converge simplement et qui n'est pas stationnaire dans ce cas précis . Je trouve quand même que fn(x) =1/nx n'est pas stationnaire mais converge simplement . Mais le problème est que elle n'est pas à valeurs dans {0,1,........9}

Posté par
GBZM
re : Topologie de X 08-10-23 à 14:40

Essaie de repartir sur de bonnes bases. Ne veux-tu pas me donner la définition de "La suite de fonctions (f_n) définies sur l'intervalle I converge vers la fonction f" ?

Posté par
Anaben33
re : Topologie de X 08-10-23 à 14:48

La suite  (f_n) définie sur l'intervalle I converge vers la fonction f si et seulement si \lim _{n \rightarrow \infty} f_n(x)=f(x)

Posté par
GBZM
re : Topologie de X 08-10-23 à 15:05

Tu oublies des quantificateurs. Or visiblement tu es mal parti parce que tu t'emmêles dans l'ordre des quantificateurs. Je cite : " il existe un certain N , à partir du quel pour tout x".
Pour éviter ce genre d'erreur, il est crucial de bien expliciter les quatificateurs.

Posté par
Anaben33
re : Topologie de X 08-10-23 à 15:17

on dit que la suite de fonctions $\left(f_n\right)$ converge vers la fonction $f$ si, pour tout $x$ dans l'intervalle $I$, on a : \lim _{n \rightarrow \infty} f_n(x)=f(x)

Posté par
GBZM
re : Topologie de X 08-10-23 à 15:33

Bien, on est d'accord. J'ai oublié l'adverbe "simplement, et toi aussi, mais c'est bien de convergence simple dont on parle.
Ici, les fonctions sont à valeurs dans {0,1,...,9}. Tu peux reprendre ton idée de stationnarité, en faisant bien attention à l'ordre des quantificateurs.

Posté par
Anaben33
re : Topologie de X 08-10-23 à 15:42

Une suite (fn) est dite stationnaire s'il existe un rang n0 à partir duquels tout les termes de la suite sont égaux :
∃n0∈N ∀n≥n0 fn=fn0
.

Posté par
GBZM
re : Topologie de X 08-10-23 à 15:55

Il s'agit d'exprimer le fait qu'une suite (f_n) d'éléments de X converge simplement vers f\in X, en tenant compte du fait que les fonctions de X sont à valeurs dans \{0,\ldots,9\}.
Tu as eu l'idée correcte qu'une suite de réels dans \{ 0,\ldots,9\} converge si et seulement si elle est stationnaire. Mais ici, on parle de convergence simple de fonctions à valeurs dans \{0,\ldots,9\}.

Posté par
Anaben33
re : Topologie de X 08-10-23 à 16:19

pour tout x dans [0, 1], il existe un entier N(x) tel que pour tout n > N(x), $f_n(x)$=f(x)

Posté par
Anaben33
re : Topologie de X 08-10-23 à 16:20

Pour moi cette définition exprime la convergence simple de fn(x) vers f(x) .

Posté par
GBZM
re : Topologie de X 08-10-23 à 16:25

Maintenant tu as mis les quantificateurs dans le bon ordre (compare avec ton message de 12:38).
Tu peux passer à la deuxième question.  Tu avais une idée de départ, poursuis-la.

Posté par
GBZM
re : Topologie de X 08-10-23 à 16:27

Ah, tout de même pour ton dernier message : convergence simple de (f_n) vers f (suite de fonctions), pas de f_n(x) vers f(x) (suite de réel)



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