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Niveau Maths sup
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Borne supérieure, inférieure

Posté par Profil Ramanujan 19-07-18 à 01:42

Bonsoir,

Soit A=\{\frac{1}{n} , n \in \N^{*}  \}

Je cherche à déterminer la borne supérieure et la borne inférieure de A dans \R et \Q Je suis pas sûr de la rédaction.

Si A admet un majorant dans \Q : \exists M \in \Q, \forall x \in A : x \leq M
Tous les nombres de l'ensemble A sont inférieurs à 1, et 1 est le plus petit des majorants car il appartient à A. Le nombre 1 est rationnel et réel.
Donc Sup_{\Q} (A)=Sup_{\R} (A)=1

Si A admet un minorant dans \Q : \exists M \in \Q, \forall x \in A : x \geq M
Je dirais que la borne inférieure est 0 dans l'ensemble des réels et des rationnels, mais je ne sais pas comment le démontrer.

Posté par
jsvdb
re : Borne supérieure, inférieure 19-07-18 à 01:57

Bonsoir Ramanujan.
Que 0 soit rationnel et réel ne pose effectivement aucun soucis.
Montre que 0 est un minorant de A et que c'est le plus grand.

Posté par
Jezebeth
re : Borne supérieure, inférieure 19-07-18 à 02:02

Bonsoir

Utiliser la caractérisation.

Posté par Profil Ramanujanre : Borne supérieure, inférieure 19-07-18 à 14:12

@Jezebeth

Je suis dans les exemples du cours, pas encore vu la caractérisation des bornes.

Si A admet 0 comme minorant dans \Q : \exists m(m=0) \in \Q, \forall x \in A : x \geq 0
Donc 0 est minorant de A dans \Q et \R

Supposons que A admet un minorant plus grand que 0. Notons ce minorant :
m'=m+a=a >0

Ca voudrait dire : \exists m'>0 \in \Q, \forall x \in A : x \geq m' >0

Et là je bloque.

Posté par
carpediem
re : Borne supérieure, inférieure 19-07-18 à 15:20

salut

quel pinaillage !!!

la suite n --> 1/n est décroissante et de limite 0

et cette suite décrit l'ensemble A

il ne peut y avoir de borne inférieure (de A) autre que 0 !!!

Posté par Profil Ramanujanre : Borne supérieure, inférieure 19-07-18 à 16:56

@Carpediem

Vous utilisez un théorème ?

J'ai pas vu ce théorème encore.

Posté par Profil Ramanujanre : Borne supérieure, inférieure 19-07-18 à 17:03

Caractérisation de la borne supérieure par les suites, c'est 2 pages après dans mon livre en effet c'est plus rapide.

Mais y a pas une autre méthode ?

Posté par
carpediem
re : Borne supérieure, inférieure 19-07-18 à 18:14

de toute façon pour tout h > 0 il existe n tel que 0 < 1/n < h

il suffit de prendre n > 1/h ...

Posté par
jsvdb
re : Borne supérieure, inférieure 19-07-18 à 18:27

carpediem @ 19-07-2018 à 18:14

de toute façon pour tout h > 0  réel, il existe n > 0 entier tel que 0 < 1/n < h

On dirait bien que \R est archimédien, n'est-ce-pas ... ?

Posté par Profil Ramanujanre : Borne supérieure, inférieure 19-07-18 à 19:04

carpediem @ 19-07-2018 à 18:14

de toute façon pour tout h > 0 il existe n tel que 0 < 1/n < h

il suffit de prendre n > 1/h ...


Ca veut dire que h ne sera jamais un minorant de l'ensemble A ?

Posté par
jsvdb
re : Borne supérieure, inférieure 19-07-18 à 19:08

Visiblement, tu ne maîtrises pas encore la définition d'un minorant ... quelle est-elle ?

Posté par Profil Ramanujanre : Borne supérieure, inférieure 19-07-18 à 19:19

A admet un minorant dans \Q si \exists m \in \Q , \forall x \in A, x \geq m

A admet 0 comme  minorant dans \Q si \exists m=0 \in \Q , \forall x \in A, x \geq 0

Donc je dois avoir : \forall n \in \N^{*} : \frac{1}{n} \geq 0

Mais je vois pas le lien avec ce qu'a mis Carpediem...

Posté par
jsvdb
re : Borne supérieure, inférieure 19-07-18 à 20:21

Là, avec ce post, tu viens de dire que 0 est UN minorant de A.
Il te reste à montrer que c'est le plus grand.
Donc tu prends un h > 0 et tu regardes si h minore encore A et si oui, à quelle(s) condition(s).
carpediem te montre justement que non puisqu'on peut trouver un entier n (qui va dépendre de h) tel que 1/n < h.
Conclusion 1 : h ne peut minorer A.
Conclusion 2 : 0 est le plus grand minorant de A.
Conclusion 3 : 0 a droit à l'appellation de Inf(A).

Posté par
jsvdb
re : Borne supérieure, inférieure 19-07-18 à 20:22

NB : la démonstration que je fais est valable pour h dans \R ou h dans \Q. Donc \inf_\Q(A) = \inf_\R(A) = 0

Posté par Profil Ramanujanre : Borne supérieure, inférieure 20-07-18 à 05:38

jsvdb @ 19-07-2018 à 20:21

Là, avec ce post, tu viens de dire que 0 est UN minorant de A.
Il te reste à montrer que c'est le plus grand.
Donc tu prends un h > 0 et tu regardes si h minore encore A et si oui, à quelle(s) condition(s).
carpediem te montre justement que non puisqu'on peut trouver un entier n (qui va dépendre de h) tel que 1/n < h.
Conclusion 1 : h ne peut minorer A.
Conclusion 2 : 0 est le plus grand minorant de A.
Conclusion 3 : 0 a droit à l'appellation de Inf(A).


Merci beaucoup j'ai compris.

Posté par Profil Ramanujanre : Borne supérieure, inférieure 20-07-18 à 16:08

Je rappelle la définition donnée dans mon cours:
Soit A une partie de \R non vide et majorée par un réel a. Alors :
a=Sup(A) \Leftrightarrow \forall \epsilon >0 , \exists x \in A, x \in ]a- \epsilon , a ]

Exemple : je bloque sur une étape du raisonnement.
\forall a \in A , \forall b \in B, a \leq b \Longrightarrow sup(A) \leq inf(B)

En effet, raisonnons par l'absurde et supposons : sup(A) > inf(B)

Alors \exists z \in \R, inf(B) < z < sup(A)

Je comprends pas d'où sort cette inégalité

D'après le théorème précédent, appliqué avec \epsilon = sup(A)-z>0

\exists x \in A , z < x < sup(A)

Pas compris non plus comment on obtient cette deuxième inégalité

Posté par
Camélia Correcteur
re : Borne supérieure, inférieure 20-07-18 à 16:23

Bonjour

Applique la définition à Inf(B)=sup(A)-\varepsilon

Posté par Profil Ramanujanre : Borne supérieure, inférieure 20-07-18 à 16:49

b=Inf(B) \Leftrightarrow \forall \epsilon >0 , \exists z \in B, z \in [b, b + \epsilon [

Soit \epsilon = Sup(A) - Inf(B) >0

Inf(B) \leq z < Sup(A)

Mais j'ai pas l'inégalité stricte comme dans le livre, c'est normal ?

Posté par
jsvdb
re : Borne supérieure, inférieure 20-07-18 à 17:00

Bah si on l'obtient puisque  \inf(B) \leq z < \sup(A) \red \Rightarrow \inf(B) < \sup(A)

Posté par
Kalman
re : Borne supérieure, inférieure 20-07-18 à 17:03

Ramanujan, tu rentres en MPSI l'an prochain ?

Posté par Profil Ramanujanre : Borne supérieure, inférieure 20-07-18 à 17:03

En fait j'obtiens pas cette inégalité stricte :

\exists z \in \R, inf(B) < z < sup(A)

Mais \inf(B) \leq z < \sup(A) \red \Rightarrow \inf(B) < \sup(A)

Posté par Profil Ramanujanre : Borne supérieure, inférieure 20-07-18 à 17:06

Kalman @ 20-07-2018 à 17:03

Ramanujan, tu rentres en MPSI l'an prochain ?


Non, je reprends de zéro pour passer le CAPES l'an prochain.
J'ai fait une prépa y a 10 ans MPSI/MP.

L'agreg ça sera pas possible j'ai pas fait L3 maths mais école d'ingé.

Posté par Profil Ramanujanre : Borne supérieure, inférieure 20-07-18 à 17:07

Mon livre donne :

\exists z \in \R, inf(B) < z < sup(A)

Moi je trouve :

\exists z \in \R, inf(B) \leq z < sup(A)

Où est mon erreur ?

Posté par
Kalman
re : Borne supérieure, inférieure 20-07-18 à 17:10

Je te vois faire beaucoup (beaucoup) d'exercices.

Je te conseille de travailler d'avantage la Compréhension des objets du cours et de te limiter à un cadre restreint d'exercices.

Autre conseil : travaille aussi les notions élémentaires de raisonnement et le calcul propositionnel. Normalement ça fait vraiment progresser dans tout ce qui est Analyse. Le coup des bornes Sup et bornes Inf.

Posté par
jsvdb
re : Borne supérieure, inférieure 20-07-18 à 17:12

Ni toi ni le livre ne faites d'erreur. Si a < b alors il existe un réel c tel que a < c < b. Mais il existe aussi un réel c tel que a c b.
Il y a juste que livre préfère partir de l'hypothèse de restriction maximale a < c < b.

Posté par Profil Ramanujanre : Borne supérieure, inférieure 20-07-18 à 17:14

Kalman @ 20-07-2018 à 17:10

Je te vois faire beaucoup (beaucoup) d'exercices.

Je te conseille de travailler d'avantage la Compréhension des objets du cours et de te limiter à un cadre restreint d'exercices.

Autre conseil : travaille aussi les notions élémentaires de raisonnement et le calcul propositionnel. Normalement ça fait vraiment progresser dans tout ce qui est Analyse. Le coup des bornes Sup et bornes Inf.


Ce ne sont pas des exos, je suis dans la compréhension du cours, ce sont les exemples donnés dans mon livre.

J'essaie de bien comprendre les exemples donnés.

Posté par Profil Ramanujanre : Borne supérieure, inférieure 20-07-18 à 17:17

jsvdb @ 20-07-2018 à 17:12

Ni toi ni le livre ne faites d'erreur. Si a < b alors il existe un réel c tel que a < c < b. Mais il existe aussi un réel c tel que a c b.
Il y a juste que livre préfère partir de l'hypothèse de restriction maximale a < c < b.


D'accord merci !

J'avais pas pensé à ça mais en fait c'est évident dans R ce que vous avez écrit ! Pas besoin de passer par la borne inférieure comme je l'ai fait.

Si a < b alors il existe un réel c tel que a < c < b.

Posté par
jsvdb
re : Borne supérieure, inférieure 20-07-18 à 17:28

Dans la littérature bourbakiste, on dit que \R est un ensemble non troué.

(E,) est un ensemble troué s'il existe a,b dans E, tel que a < b et c E, c [a;b].

Autrement dit [a;b] = \{a;b\}.
Autrement dit, entre a et b il y a un "trou".

Posté par Profil Ramanujanre : Borne supérieure, inférieure 20-07-18 à 17:29

Encore un souci : pour la suite de la démonstration ils utilise le théorème du cours ci dessus mais idem je comprends pas pourquoi ils mettent l'inégalité stricte !

D'après le théorème précédent appliqué avec \epsilon = sup(A) -z>0

\exists x \in A , z < x < Sup(A)

Alors que d'après le cours c'est : \exists x \in A , z \leq x < Sup(A)

Posté par Profil Ramanujanre : Borne supérieure, inférieure 20-07-18 à 17:38

Pareil pour la borne inférieure :

Je prends \epsilon = z - Inf(B) > 0

Je trouve \exists y \in B : Inf(B) \leq y < z

Mais le livre donne :

Je trouve \exists y \in B : Inf(B) < y < z

Posté par Profil Ramanujanre : Borne supérieure, inférieure 22-07-18 à 16:56

Y avait surement une coquille dans le livre ça marche nikel en refaisant la démo avec les propriétés du cours :

Supposons par l'absurde que : sup(A) > inf(B)
Alors \exists z \in \R : in(B) < z < sup(A)

D'après la caractérisation de la borne supérieure :

\forall \epsilon >0 , \exists x \in A : sup(A) - \epsilon < x \leq sup(A)

Soit \epsilon = sup(A) - z >0

D'où :  \exists x \in A : z < x \leq sup(A)

De même pour la borne inférieure :

\forall \epsilon >0 , \exists y \in B : inf(B) \leq y < inf(B) + \epsilon

Prenons :

Soit \epsilon = z-inf(B)  >0

D'où :

\exists y \in B : inf(B) \leq y < z

Finalement : y < z < xy \in B et x \in A contradiction !

Posté par Profil Ramanujanre : Borne supérieure, inférieure 23-07-18 à 01:34

J'ai pas compris pourquoi :

L'ensemble vide est majoré par tout réel M

Posté par
jsvdb
re : Borne supérieure, inférieure 23-07-18 à 02:04

Simplement, rappelles-toi, toute proposition commençant par (\forall x \in \emptyset) est vraie.
Par conséquent, (\forall x \in \emptyset)(\forall M \in \R)(x \leq M) est un théorème.
Donc \sup(\emptyset) n'existe pas dans \R.
Éventuellement, dans \bar \R,\sup(\emptyset) = -\infty \text{ et }\inf(\emptyset) = +\infty, ce qui peut paraître intuitivement surprenant, mais est logiquement correct.

Posté par Profil Ramanujanre : Borne supérieure, inférieure 23-07-18 à 12:51

Je crois pas avoir vu ça dans mon cours sur la logique et les tables de vérité : pourquoi toute proposition commençant par tex](\forall x \in \emptyset)[/tex] est vraie ?
Un théorème ?

Posté par Profil Ramanujanre : Borne supérieure, inférieure 23-07-18 à 14:55


\forall x \in \emptyset , P(x) est une abréviation de :

\forall x , x \in \emptyset \implies  P(x)

Comme x appartenant à l'ensemble vide est une propriété fausse, l'implication est toujours vérifiée c'est ça ?

Posté par
jsvdb
re : Borne supérieure, inférieure 23-07-18 à 15:14

Eh bien tu vois ! C'etait Pas plus compliqué que ça 🤗

Posté par Profil Ramanujanre : Borne supérieure, inférieure 23-07-18 à 16:44

J'ai lu dans une démo :

\bar {\R} = \R \cup \{- \infty , + \infty \}

Si A n'admet aucun majorant dans \R alors Sup_{\bar {\R}} (A)= = + \infty

J'ai pas compris pourquoi.

Posté par Profil Ramanujanre : Borne supérieure, inférieure 23-07-18 à 17:05

J'ai oublié de préciser : A est une partie de \R

Posté par
Camélia Correcteur
re : Borne supérieure, inférieure 24-07-18 à 14:38

Parce que +\infty est le plus petit des majorants!

Posté par Profil Ramanujanre : Borne supérieure, inférieure 25-07-18 à 01:46

Ah j'ai compris, y a qu'un seul majorant c'est plus l'infini et donc c'est forcément le plus petit.



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