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Niveau Maths sup
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Connexes et convexes

Posté par frosties (invité) 18-12-06 à 12:50

Salut! J'ai vraiment besoin d'aide pour cette exercice, merci d'avance. Voila le sujet:
f(x)=i=1i=n-1(xi2xn2 et A={xn :f(x) différent de 0}
1. Montre C1={xn :f(x)<0, xn>0} et C2={xn :f(x)<0, xn<0} sont convexes et que
C3={xn :f(x)>0} est connexe par arcs. J'arrive à le voir sur une figure en dimension 2 mais je n'arrive pas à le montrer.
2. Montrer que les Ci sont les composantes connexes de A

Merci

Posté par
otto
re : Connexes et convexes 18-12-06 à 14:04

Bonjour,
je ne comprend pas l'expression de f.

Posté par frosties (invité)re : Connexes et convexes 18-12-06 à 16:01

Excusez moi f=(xi2-xn2) pour i variant entre 1 et n-1

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Connexes et convexes 18-12-06 à 22:40

Bonsoir;
1.On pourra commencer par remarquer que C_1 et C_2 sont symétriques par rapport à l'origine de \mathbb{R}^n et par suite la convexité de l'un entraine celle de l'autre.
Pour établir la convexité de C_1 par exemple remarquons que:4$\red\fbox{x=(x_1,..,x_n)\in C_1\Longleftrightarrow||x||<x_n\sqrt n}3$\blue\fbox{||x||=\sqrt{\Bigsum_{i=1}^{n}x_i^2}}

Soit alors x=(x_1,..,x_n),y=(y_1,..,y_n)\in C_1 et t\in[0,1] on a ||tx+(1-t)y||\leq t||x||+(1-t)||y||<tx_n\sqrt n+(1-t)y_n\sqrt n=(tx+(1-t)y)_n\sqrt n

Posté par frosties (invité)re : Connexes et convexes 19-12-06 à 14:27

Merci elhor_abdelali de m'aider. Mais dsl, j'ai encore beaucoup de questions.
Est ce qu'on peut aussi pour montrer que C1 est connexe, montrer que f(tx+(1-t)y)<0?

Comment peut on montrer que C3 est connexe par arcs?

Est ce q'on pourrait m'explique ce qu'est exactement une composante connexe et comment peut on montrer que les Ci sont des composantes connexes?

Merci d'avance

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Connexes et convexes 19-12-06 à 14:51

Bonjour frosties ;

Citation :
Est ce qu'on peut aussi pour montrer que C1 est connexe, montrer que f(tx+(1-t)y)<0?

Je suppose que tu as voulu écrire convexe à la place de connexe si c'est cela il faut montrer que : 4$\fbox{(\forall x,y\in C_1)\hspace{5}(\forall t\in[0,1])\hspace{5}et\{{f(tx+(1-t)y)<0\\(tx+(1-t)y)_n>0}
Citation :
Comment peut on montrer que C3 est connexe par arcs?

Je crois qu'il faut en outre supposer \red\fbox{n\geq3} car l'ensemble \{(x,y)\in\mathbb{R}^2\hspace{5}/\hspace{5}|x|>|y|\} n'est pas connexe (sauf erreur)

Posté par frosties (invité)re : Connexes et convexes 19-12-06 à 15:03

Merci

oui car j'ai fait un schéma en dimension 2 et c3 n'est pas connexe
Le prof nous a corrigé cette question et je n'ai pas compris sa correction qui est la suivante
[x,x']c3
[y,y']c3
[x',y]c3 si 0 n'appartient pas à [x',y']
x et y peuvent etre reliéz par [x,x'][x',y][y,y']
x(x1,...,xn-1,0)=x'
y(y1,...,yn-1,0)=y'

Je ne comprends pas en quoi ca montre que C3 est connexe par arcs

Et c'est quoi une composante connexe

Merci

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Connexes et convexes . 20-12-06 à 01:12

Bonsoir frosties ;
Pour comprendre la connexité par arcs de C_3 on va se placer dans \mathbb{R}^3 (il se passe exactement la même chose en dimension supérieure).
Il est alors facile de voir que pour n=3 on a 3$\fbox{C_3=\{(x,y,z)\in\mathbb{R}^3\hspace{5}/\hspace{5}x^2+y^2-2z^2>0\}} et par suite C_3 est l'extérieur du cône de révolution d'équation x^2+y^2-2z^2=0 (cône en move dans le dessin) la connéxité par arcs de C_3 exprime le fait qu'étant donné deux points quelconques a et b de l'extérieur du cône on peut trouver un chemin allant de a vers b ( ou de b vers a ) tout en restant à l'extérieur du cône.
La solution de votre professeur est :
(*)aller de a=(a_1,..,a_{n-1},a_n) à son projeté orthogonal a'=(a_1,..,a_{n-1},0) sur l'hyperplan (H) de côte nulle.
(*)aller de b=(b_1,..,b_{n-1},b_n) à son projeté orthogonal b'=(b_1,..,b_{n-1},0) sur l'hyperplan (H).
il est facile de vérifier que ces deux chemins sont extérieurs au cône.
(*)On aurait aimé aller directement de a' vers b' et ce sera gagné parcequ'alors le chemin [a,a']\cup[a',b']\cup[b',b] va de a vers b ( ou de b vers a ) tout en évitant le cône mais 0 peut appartenir au segment [a',b']
Seulement dim(H)=n-1\geq2 donc on peut aller de a' vers b' en évitant 0

Connexes et convexes .

Posté par frosties (invité)re : Connexes et convexes 20-12-06 à 20:00

Merci beaucoup, vous m'avez vraiment aider à comprendre cet exercice

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Connexes et convexes. 20-12-06 à 21:24

A ton service frosties ;
Pour ta question sur ce qu'est une composante connexe d'une partie A de \hspace{5}\mathbb{R}^n:
Ce sont des parties de A qui sont connexes et maximales au sens de l'inclusion , je m'explique :
prenons l'exemple de \hspace{5}\mathbb{R}^* qui n'est pas connexe puisqu'on ne peut pas par exemple emprunter un chemin continu pour aller de -1 à +1 tout en restant dans \hspace{5}\mathbb{R}^* ( le zéro est inévitable )
On peut trouver un tel chemin pour aller par exemple de 1 à 2 : [1,2] qui est une partie connexe de \hspace{5}\mathbb{R}^* mais qui n'est pas une composante connexe de \hspace{5}\mathbb{R}^* parce qu'on peut trouver plus grand ( au sens de l'inclusion ) [1,3] par exemple.
Par contre ]0,+\infty[ est une composante connexe de \hspace{5}\mathbb{R}^* (vu qu'on ne peut pas trouver plus grand sans perdre la connéxité).
\hspace{5}\mathbb{R}^* a exactement deux composantes connexes \hspace{5}\mathbb{R}_+^* et \hspace{5}\mathbb{R}_-^*

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Connexes et convexes. 22-12-06 à 20:29

Alors frosties as tu réussi à prouver que C_1 , C_2 et C_3 sont les composantes connexes de A ?



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