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Niveau LicenceMaths 2e/3e a
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Exercice valeurs adhérences dans un espace métrique compact

Posté par
Kernelpanic
26-08-19 à 18:41

Bonsoir à tous,

je bloque sur la correction d'un exercice de mon livre, j'ai trouvé un résultat plus fort et je me demande si je ne suis pas allé trop vite en besogne. Je mets juste la première question, le reste ne me pose pas de problèmes particuliers.

\text{Soit X un espace métrique compact, } (x_n) \text{ une suite de points de X telle que } d(x_{n+1},x_n) \to 0~  ; \\ \text{ montrer que l'ensemble A des valeurs d'adhérence de } (x_n) \text{ est connexe.}

Comme le bourrin que je suis, j'ai dit que c'était une suite de Cauchy dans un espace métrique compact qui est donc en particulier complet, elle admet donc une limite qui est sa seule valeur d'adhérence : c'est un connexe (c'est sûrement faux, je ne sais pas, dites moi ). Maintenant la correction :

Si E X et > 0, désignons par E_{\varepsilon} l'ensemble des x X tels que d(x,E) . Supposons alors A = F_1 \sqcup F_2 où les Fj sont fermés non vides ; on a d(F1, F2) = 3 (je ne comprends pas d'où sort cette égalité ? je sais que F1 est compact donc la distance entre les deux est forcément positive par la continuité de la distance et donc le fait qu'elle atteigne ses bornes, mais pourquoi le 3 ? est-ce arbitraire ? je n'en vois pas l'intérêt si c'est le cas) avec > 0 ; posons G_1 = (F_1)_{\varepsilon} et G_2 = (F_2)_{\varepsilon} ; alors d(G1, G2) > 0 (là aussi j'ai un peu de mal à comprendre...) et on peut trouver par récurrence une suite extraite x_{n_{k}} telle que x_{n_{k}} \in G_1, x_{1+n_{k}} \in G_2. Mais alors d(x_{n_k}, x_{1+n_k}) \geq \varepsilon ce qui contredit l'hypothèse.".

Voilà, je vais continuer d'essayer de comprendre mais un peu d'explications serait parfait. Merci d'avance.

Posté par
mokassin
re : Exercice valeurs adhérences dans un espace métrique compact 26-08-19 à 19:22

Bonjour,
Comment prouves tu que ta suite est de Cauchy?

Posté par
WilliamM007
re : Exercice valeurs adhérences dans un espace métrique compact 26-08-19 à 19:27

Salut Kernelpanic.

Citation :
Comme le bourrin que je suis, j'ai dit que c'était une suite de Cauchy dans un espace métrique compact qui est donc en particulier complet, elle admet donc une limite qui est sa seule valeur d'adhérence : c'est un connexe

Comment montres-tu que c'est une suite de Cauchy ? Est-ce parce que d(x_n,x_{n+1})\underset{n\to+\infty}{\to}0 ? Prends par exemple x_n=\sum_{k=1}^n\frac1k. Bon alors \R n'est pas compact, c'est vrai, mais du coup as-tu utilisé la compacité de X pour dire que la suite était de Cauchy ? Je pense pouvoir construire un contre-exemple borné, donc dans un compact :
prend la suite x_n=\sum_{k=1}^n\frac1k, qui démarre à 1. Dès n est tel que x_n>2, alors va dans l'autre sens, c'est-à-dire x_{n+1}=x_n-\frac1n au lieu de x_{n+1}=x_n+\frac1n. Tu vas finir par descendre en dessous de 1, alors tu rechanges de sens, etc. Je pense que tu as ainsi construit une suite qui serpente à peu près entre 1 et 2, et l'ensemble des valeurs d'adhérence devrait être le segment [1,2].

Citation :
on a d(F1, F2) = 3 (je ne comprends pas d'où sort cette égalité ? je sais que F1 est compact donc la distance entre les deux est forcément positive par la continuité de la distance et donc le fait qu'elle atteigne ses bornes, mais pourquoi le 3 ? est-ce arbitraire ? je n'en vois pas l'intérêt si c'est le cas)

Je pense que tu as tout dit. C'est surtout pour arriver à un d(x_{n_k}, x_{1+n_k}) \geq \varepsilon au lieu de \varepsilon/3 à mon avis.

Citation :
alors d(G1, G2) > 0 (là aussi j'ai un peu de mal à comprendre...)

Soient x\in G_1 et y\in G_2. Alors par définition, d(x,F_1)\le\varepsilon et d(y,F_2)\le\varepsilon. Un petit coup d'inégalité triangulaire :
3\varepsilon=d(F_1,F_2)\le d(x,F_1)+d(x,y)+d(y,F_2)\le2\varepsilon+d(x,y),
donc \varepsilon\le d(x,y), et ce pour tous x\in G_1 et y\in G_2. Par passage à l'infimum, on en déduit \varepsilon\le d(G_1,G_2).

Posté par
Kernelpanic
re : Exercice valeurs adhérences dans un espace métrique compact 26-08-19 à 20:06

Ça ne me réussit pas de me lever tôt pour faire des maths toute la journée apparemment. Merci pour le contre-exemple, au moins ça m'évitera de faire l'erreur en examen ou autre... et merci tout court finalement ! J'ai bien compris

Bonne soirée



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