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Connexité

Posté par
Rouliane
22-04-07 à 21:15

Bonsoir,

je comprends pas trop la démo sur la connexité : " Soit f : (E,d) --> (E',d') une application continue. Si E est connexe, alors f(E) est connexe "

Démo : on va montrer que les seules parties ouvertes de f(E) sont et f(E).

Soit B une partie ouverte et fermée de f(E). Il existe alors O ouvert, et F fermé de E', tels que B=Of(E)=Ff(E).
On a alors 3$ f^{-1}(B)=f^{-1}(O)=f^{-1}(F).

Je m'arrete là dans la démo car je pense comprendre la suite, mais je n'arrive pas à comprendre d'où vient cette égalité.

Merci de votre aide,

Rouliane.

Posté par
Rouliane
re : Connexité 22-04-07 à 21:20

on va montrer que les seules parties ouvertes et fermées de f(E) ...

Posté par
perroquet
re : Connexité 22-04-07 à 21:21

Bonsoir, Rouliane.

x est dans f^(-1)(B) si et seulement si f(x) est dans B, donc si et seulement si f(x) est dans l'intersection de O et de f(E) (rappel: B est l'intersection de O et de f(E)) donc si et seulement si f(x) appartient à f(O) donc si et seulement si x appartient à f^(-1)(0).

Même démonstration avec F.

Posté par
Rouliane
re : Connexité 22-04-07 à 21:24

Perroquet,

Je ne comprends pas comment on peut  parler de f(O) alors que O est dans E'

Posté par
perroquet
re : Connexité 22-04-07 à 21:30

Erreur de frappe de ma part. Il fallait lire:

"f(x) appartient à O"

Posté par
Rouliane
re : Connexité 22-04-07 à 21:32

Ok.

Mais je comprends pas, B ets l'intersection de O et de f(E), donc je peux très bien avoir des éléments de O qui ne soient pas dans B, non ?
et alors on n'aurait pas l'égalité, non ?

Posté par
perroquet
re : Connexité 22-04-07 à 21:35

Oui, mais

"f(x) appartient à O"

est équivalent à:

"f(x) appartient à O" et "f(x) appartient à f(E)"

donc à

"f(x) appartient à l'intersection de O et de f(E)"

Posté par
Rouliane
re : Connexité 22-04-07 à 21:37

Citation :
"f(x) appartient à O"

est équivalent à:

"f(x) appartient à O" et "f(x) appartient à f(E)"


Ben c'est pas évident, de la même manière, je peux avoir dans éléments qui soient dans O mais pas dans l'intersection de O et f(E), non?

Posté par
perroquet
re : Connexité 22-04-07 à 21:39

Oui, mais ces éléments ne peuvent pas s'écrire sous la forme f(x), puisqu'ils ne sont pas dans f(E).

Posté par
Rouliane
re : Connexité 22-04-07 à 21:41

ah d'accord, merci !

Posté par
Rouliane
re : Connexité 22-04-07 à 22:51

Je reviens parce qu'en fait j'ai pas compris !

Si je fais la démo, j'écris que 3$ f^{-1}(B)=\{\;x \;/\; f(x) \in B \;\} = \{\;x \;/\; f(x) \in O \cap f(E) \; \} = \{\;x \;/\; f(x) \in O \;\} = f^{-1}(O)

Jusque là c'est bon ou pas ?

Posté par
Rouliane
re : Connexité 22-04-07 à 23:00

je crois que je viens de comprendre, les éléments de O ne sont pas forcément tous des images d'élements de E.
En fait Perroquet l'avaot très bien dit, mais "dans ma tete", tous les éléments de O avaient un antécédent par f ce qui n'est bien sur pas forcément le cas.

Merci de me dire si tout ça est enfin juste

Posté par
perroquet
re : Connexité 22-04-07 à 23:01

Oui

Posté par
Rouliane
re : Connexité 22-04-07 à 23:14

Merci.

Autre question que je me pose : a-t-on toujours 3$ f^{-1}()= ?

Posté par
perroquet
re : Connexité 22-04-07 à 23:28

Oui

Posté par
Rouliane
re : Connexité 22-04-07 à 23:39

Merci.

Une autre question ( décidément j'y comprends rien ) : on veut montrer qu'un espace (E,d) est connexe ssi l'application f : E --> D est constante. ( D={0,1} )

==> On suppose E connexe, donc f(E) connexe, donc f constante car D n'est pas connexe et contient 2 éléments.

Tu pourrais m'expliquer parce que là j'arrive pas à voir le rapport ?

Posté par
perroquet
re : Connexité 22-04-07 à 23:59

D est muni de la topologie induite par la topologie naturelle de R. Les ouverts de D sont {0,1},{0},{1},ensemble vide. {0} est donc à la fois une partie ouverte et fermée de D. D n'est donc pas connexe puisqu'il contient des parties à la fois ouvertes et fermées, qui ne sont ni D ni l'ensemble vide.

Posté par
Rouliane
re : Connexité 23-04-07 à 00:04

la non connexité de D ne m'a pas posée de problème ( c'est la réunion de 2 ouverts disjoints {0}U{1} ) mais je comprends rien à la preuve, quel rapport entre f(E) connexe et f constante car D n'est pas connexe et contient 2 éléments ?

Posté par
perroquet
re : Connexité 23-04-07 à 00:13

Supposons que f ne soit pas constante. Alors, f(E) n'est égal ni à {0}, ni à {1}. La seule possibilité est que f(E)=D. Mais on obtient une contradiction, puisque f(E) est connexe et puisque D ne l'est pas.
Donc, f est constante.

Posté par
Rouliane
re : Connexité 23-04-07 à 00:17

ah ok merci beaucoup !

Posté par
Rouliane
re : Connexité 23-04-07 à 00:28

Je reviens sur un des messages précédents :

Citation :
{0} est donc à la fois une partie ouverte et fermée de D


J'ai jamais compris quand est ce qu'on pouvait dire ça.
Ce que j'ai compris, c'est que pour la topologie induite par la topo de R par exemple, l'espace de départ ou d'arrivée sont ouverts et fermés, c'est ça ?

Posté par
otto
re : Connexité 23-04-07 à 00:31

Tout singleton est fermé, c'est évident.
Ensuite, que peux tu dire d'une boule centrée en 0 et de rayon 1/2 par exemple (plus généralement, de rayon r, r<1 ) ?

Posté par
perroquet
re : Connexité 23-04-07 à 00:33

{0} est une partie ouverte de D (intersection de D et de l'ouvert de R ]-1/2,1/2[).
{0} est une partie fermée de D parce que son complémentaire dans D est égal à {1}, qui est une partie ouverte de D

Posté par
Rouliane
re : Connexité 23-04-07 à 00:44

Merci à vous.

Perroquet, c'est quel théorème ou définition que tu utilises quand tu caractérique {0} comme intersection de D et de l'ouvert de R ]-1/2,1/2[ ?

Otto, je vois pas trop, le but ici est de montrer qu'il existe une boule ouverte incluse dans la partie ? ( ça me parait dur pour un singleton )

Posté par
perroquet
re : Connexité 23-04-07 à 00:53

D est une partie d'un espace topologique E.

Une partie A de D est un ouvert de D si et seulement si A est l'intersection de D et d'un ouvert de E.

Posté par
Rouliane
re : Connexité 23-04-07 à 00:55

Merci, je ne connaissais pas cette caractérisation

Posté par
perroquet
re : Connexité 23-04-07 à 01:04

C'est pourtant cette propriété qui est utilisée dans la démo que tu évoquais dans ton post de  21h15

Citation :
Soit B une partie ouverte et fermée de f(E). Il existe alors O ouvert, et F fermé de E', tels que B=O \cap f(E)=F \cap f(E) .

Posté par
Rouliane
re : Connexité 23-04-07 à 01:06

oui c'est vrai mais disons que ça me paraissait évident là, mais moins dans ton message précédent

Sur ce, je vais me coucher, je suis claqué, merci beaucoup en tout cas à toi et à otto !

Posté par
otto
re : Connexité 23-04-07 à 01:37

As tu calculé, comme je te l'ai conseillé, la boule de rayon 1/2 et de centre 0 ?

Posté par
Rouliane
re : Connexité 23-04-07 à 10:10

Otto, je dirais que B(O,1/2)={x/|x|<1/2}={0}

Posté par
Rouliane
re : Connexité 24-04-07 à 00:11

Bonsoir,

Me revoilà avec la connexité, j'y comprends rien

Je suis toujours sur la démo de "(E,d) est connexe ssi  toute application continue f : E --> D est constante. ( où D={0,1} ) "

Voilà la démo de la réciproque que je ne comprends pas :

supposons E non connexe. Alors E peut s'écrire O_1 \cup O_2O_1 et O_2 sont 2 ouverts disjoints non vides de E. Soit f : E--> D définie par f(x)=0 si x \in O_1 et f(x)=1 si x \in O_2.
Elle est continue ( l'image réciproque de tout ouvert est un ouvert ) ce qui est contraire aux hypothèses puisqu'elle est non constante. Finalement E est connexe.



Voilà, donc j'ai du mal un peu à comprendre cette démo.
On suppose pour montrer la réciproque que toute application continue f : E --> D est constante.
On va montrer par l'absurde que E est connexe.
En écrivant mon message, j'ai l'impression de comprendre que pour montrer que c'est absurde, on va exhiber une application f de E dans D qui n'est justement pas constante, est-ce bien ça ?
je trouve en tout cas mal formulé le " Elle est continue [...] ce qui est contraire aux hypothèses puisqu'elle est non constante " j'aurais plutot dit " elle est continue, mais non constante, ce qui est contraire aux hypothèses "

Mais ai-je bien compris finalement le principe de cette réciproque ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Connexité 24-04-07 à 00:18

Salut Rouliane

oui, tu as compris le principe.
Seulement, le truc qui semble te troubler est simplement une histoire de logique.
En effet, l'hypothèse dont on part est le fait que l'implication (\textrm{f continue\Longrightarrow f constante) est toujours vraie.

De manière équivalente, l'implication (\textrm{f non constante\Longrightarrow  f non continue}) est aussi vraie.

Ici, on a exhibé une fonction qui niait cette implication. Voilà tout.

Kaiser

Posté par
Rouliane
re : Connexité 24-04-07 à 00:25

Merci Kaiser, mais je ne comprends pas : ici on suppose que tout application f est continue et constante, en aucun cas une implication ?

Posté par
Rouliane
re : Connexité 24-04-07 à 00:26

non laisse tomber, j'ai compris, l'hypothèse de départ c'est f continue ssi f constante c'est ça ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Connexité 24-04-07 à 00:27

justement si le fait de dire que toute application continue est constante revient à dire " si f est une fonction continue alors f est constante".

Kaiser

Posté par
kaiser Moderateur
re : Connexité 24-04-07 à 00:28

uniquement l'un des deux implications (l'autre étant toujours vraie).

Kaiser

Posté par
Rouliane
re : Connexité 24-04-07 à 00:35

ah oui bien sur merci

Sinon, pour voir si j'ai bien compris, pour justifier que f est continue il faut justifier que l'image réciproque de tout ouvert de D est un ouvert de E.

{0} est un ouvert de D car {0}=D]-1/2;1/2[ ( merci à perroquet ) et f^{-1}({0})=O_1 qui est un ouvert.

{1} est un ouvert de D car {1}=D]1/2;3/2[  et f^{-1}({1})=O_2 qui est un ouvert.

{0,1}={0}U{1} est un ouvert car c'est mon espace tout entier ( qui est donc à la fois ouvert et fermé ) et f^{-1}({0,1})=E qui est ouvert par hypothèse ( union de 2 ouverts O_1 et O_2 ).

Finalement, tout ouvert de D est un ouvert de E donc f est continue.

En gros c'est ça ou pas ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Connexité 24-04-07 à 00:41

Citation :
Finalement, tout ouvert de D est un ouvert de E donc f est continue.


tout image réciproque d'un ouvert de D

en gros c'est ça.
Sinon le fait que E soit ouvert est immédiat car c'est un ouvert de lui-même.

Kaiser

Posté par
Rouliane
re : Connexité 24-04-07 à 00:46

oui, j'ai écrit n'importe quoi.
D'accord, E est un ouvert car c'est l'espace de départ qui est donc à la fois ouvert et fermé.
D'ailleurs pourquoi l'espace tout entier est toujours considéré comme à la fois ouvert et fermé ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Connexité 24-04-07 à 00:49

c'est toujours comme ça.
sais-tu ce qu'est une topologie ?

Kaiser

Posté par
Rouliane
re : Connexité 24-04-07 à 00:52

la topologie de E c'est l'ensemble des parties ouvertes de E

Posté par
Rouliane
re : Connexité 24-04-07 à 00:53

mais j'avoue que j'ai jamais compris à quoi ça "servait"

Posté par
kaiser Moderateur
re : Connexité 24-04-07 à 01:02

oui mais c'est une notion plus générale que ça.
On peut mettre une topologie sur n'importe quel ensemble (donc pas besoin de norme ou de distance).

Plus précisément, si on dispose d'un ensemble E et T un ensemble de parties de E, alors on dit que T est une topologie sur E si :

1) \Large{\empty \in T}
2) \Large{E \in T}
3) T est stable par union quelconque et intersection finie

Les éléments de T sont appelés des ouverts.
On appelle fermé le complémentaire d'un ouvert.

Avec cette définition, tout ensemble est ouvert de lui-même.

Avec la définition habituelle, c'est aussi le cas.
En effet, si x est dans E, alors la boule de centre x et de n'importe quel rayon est incluse dans E.
Cela vient de la définition des boules : dans les boules, il n'y que des éléments de E.
En fait, la notion de boule dépend d'où l'on se place.

Kaiser

Posté par
Rouliane
re : Connexité 24-04-07 à 01:05

merci je savais pas tout ça !

Posté par
kaiser Moderateur
re : Connexité 24-04-07 à 01:08

Je t'en prie !



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