Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau Maths sup
Partager :

compacité

Posté par
romu
05-04-07 à 11:26

Bonjour, je ne vois pas du tout comment résoudre ce problème:
Sur \mathcal{C}([0,1],[0,1]) muni de l'écart de la convergence uniforme .

On veut montrer que la fonction nulle O n'a aucun voisinage compact puisque,
pour tout k>0, la suite (f_n) définie par
f_n(x) = k\ \sin^2 nx.

Je vois pas vraiment déjà comment peut-on montrer que cette suite (f_n) ne possède pas une seule sous-suite convergente,
et je ne comprends pas pourquoi le fait que cette suite ne contienne aucune suite convergente entraîne le fait que la fonction nulle n'a auncun voisinage compact.

Posté par
romu
re : compacité 05-04-07 à 14:24

euh pour l'écart d de la convergence uniforme, si j ai bien compris, c est un écart sur \mathcal{F}([0,1],[0,1]) défini par :
d(f,g) = \sup d_x(f,g),

où pour tout x \in [0,1], d_x(f,g) = d(f(x),g(x)) est aussi un écart sur \mathcal{F}([0,1],[0,1]) .

Posté par
dadou
re : compacité 05-04-07 à 14:24

Bonjour,
je pense que le mieux est de faire un raisonnement par l'absurde.

Supposons que la fonction nulle possède un voisinage compact. Alors pour k assez petit
la suite (fn) va se trouver dans ce voisinage compact. On devrait donc pouvoir en extraire
une sous-suite convergente. Ce qui n'est pas le cas.

Reste alors à montrer que (fn) ne possède pas de sous-suite convergente.
Dadou

Posté par
Rodrigo
re : compacité 05-04-07 à 17:09

Utilise le critère de cauchy uniforme puis choisis des x bien placés qui t'amènent à une contradiction....

Posté par
romu
re : compacité 06-04-07 à 01:17

salut dadou et Rodrigo.
Effectivement cet énoncé m'a tellement embrouillé
que j ai oublié de préciser que cette suite (f_n)n que j'ai défini au premier post n'admet aucune sous-suite convergente,
et c'est l'un des premiers points que je ne comprends pas.
Donc si je me réfère à Rodrigo j'essaie donc d'utiliser le critère de Cauchy uniforme qui ne va pas marcher pour certaines valeurs de [0,1].

Ensuite j'utilise la compacité séquentielle au sein d'un raisonnement par l'absurde comme me dit Dadou pour k assez petit,
pour en déduire qu'un tel voisinage compact ne peut exister.

ok je tente. merci

Posté par
romu
re : compacité 06-04-07 à 01:17

(f_n)_n pardon.

Posté par
Rodrigo
re : compacité 06-04-07 à 01:19

C'est ça...

Posté par
romu
re : compacité 06-04-07 à 01:50

ok ben donc je fixe k>0, puis j'essaie d'utiliser le critère de cauchy uniforme avec \varepsilon=\frac{\pi}{2}.
Je suppose qu il existe un naturel N_\varepsilon \in \mathbb{R} tel que pour tous entiers p,q tels que p,q \geq N_\varepsilon
on ait pour tout x \in [0,1],\ d(f_p(x),f_q(x) \leq \varepsilon .

En particulier pour x = \frac{\pi}{2}.

Ensuite je choisis un entier pair p \geq N_\varepsilon,
et j ai donc
f_p(\frac{\pi}{2}) = 0 , et
f_{p+1}(\frac{\pi}{2}) = k

D'où d(f_p(\frac{\pi}{2}), f_{p+1}(\frac{\pi}{2})) = k > \frac{k}{2}.

Ce qui est absurde. J 'espère ne pas avoir fait d'erreur.
Donc j'ai montré que la suite ne respecte pas le critère uniforme,
mais en quoi je peux en déduire qu'elle ne possède pas de sous-suite convergente?

Posté par
romu
re : compacité 06-04-07 à 10:35

AH oui j avais oublié le résultat suivant :

"Toute suite partielle infinie d'une suite de Cauchy en est une.
Si une suite partielle d'une suite de Cauchy converge vers un point f, la suite donnée converge aussi vers un point f".

Donc en contraposant j'en déduis que la suite (f_n)_n n'admet pas de suite partielle convergente. OK

Bon par contre je vois pas trop à quoi ça "ressemble" un voisinage compact de la fonction nulle sur [0,1]. Peut-on décrire ce voisinage à l'aide de boules?

Posté par
Rodrigo
re : compacité 06-04-07 à 10:45

C'est un peu plus compliqué que ça, il te faut appliquer le criyère de cauchy sur une sous suite, car tu dois prouver qu'aucune sous suite ne converge.

En récfléchissant un peu tu vas t'apercevoir, quil faut nécéssairement que ton x bouge en fonction de n (théorèmen de Bolzano Weirerstrass).

Ca t'aide.

En ce qui concerne le voisinage de 0, ben comme la norme des fn est k, on voit que pour un voisinage de 0, donné tu peut trouver k tel que, la suite (fn) soit dans ce voisinage.

Posté par
romu
re : compacité 06-04-07 à 11:02

Aïe ! Donc je fais n'importe quoi, bon je vais essayer le critère uniforme sur une sous-suite quelconque.
Oui c'est vrai que ma suite n'est pas une suite de Cauchy donc, je peux pas utiliser la contraposition, déjà.

Donc si je passe de la suite à l'une de ses suites par une application strictement croissante \varphi : \mathbb{N} \rightarrow \mathbb{N} je dois trouver un x en fonction de \varphi(n) ou de n?

Bon je vais chercher, merci en tout cas Rodrigo pour tes conseils.

Posté par
Rodrigo
re : compacité 06-04-07 à 11:10

Oui tu fixes une certaine fonction d'extraction \large \varphi tel que f_{\varphi(n)} converge uniformément alors cette suite vérifie le critère de cauchy uniforme, puisqu'elle converge.

C'est à dire que \large\sup d(f_{\varphi(n)},f_{\varphi(n+p)}) peut etre rendu arbitrairement petite pour peu que n soit assez grand, tu te fixe un epsilon, et tu prend le epsilon correspondant. Alors \large\varphi(n+p)=\varphi(n)+\mu(p) et tu prends \large x_p=\pi/(2\mu(p)) et tu montre que \large |f_{\varphi(n)}(x_p) -f_{\varphi(n+p)}(x_p) tend vers 1 quand p tend vers l'infini, ce qui apporte une contradiction.

Posté par
Rodrigo
re : compacité 06-04-07 à 11:11

Heu jevoulais dire "tu prends le n (pas le epsilon) correspondant"

Posté par
romu
re : compacité 06-04-07 à 22:02

Ok c'est j'ai compris cet exo, merci pour tes conseils et ta patience Rodrigo.



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 !