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Niveau maths spé
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frontière

Posté par
solidad01
09-11-19 à 22:50

Bonsoir tout le monde , s'il vous plaît je bloque depuis une heure sur un exercice ,
E designe un espace vectoriel normé , A une partie de E , et B est le complémentaire de A dans E , et (a,b) appartient à AxB. Montrer que [a,b] rencontre Fr(A).
J'ai essayé de raisonner par l'absurde et , j'ai fait un schéma qui montre que si ils ne se rencontrent pas alors on a [a,b] est soit inclus dans A soit dans B ce qui est absurde , mais je n'arrive pas à le démontrer avec un raisonnement

Posté par
carpediem
re : frontière 09-11-19 à 23:22

salut

peut-être une idée :

considérer f  :  [0, 1] \to [a, b]  :  t \mapsto a + t(b - a) et considère f(t) = \sup \{t \in [0, 1]  /  f(t) \in A \}

Posté par
solidad01
re : frontière 09-11-19 à 23:24

d'après cette définition f(t) va être un réel appartenant à [0,1] ?

Posté par
carpediem
re : frontière 09-11-19 à 23:24

pardon j'ai tout mélangé :

considérer f  :  [0, 1] \to [a, b]  :  t \mapsto a + t(b - a) et considère x = \sup \{t \in [0, 1]  /  f(t) \in A \}

Posté par
carpediem
re : frontière 09-11-19 à 23:25

ben non c'est un élément de E !!!

Posté par
solidad01
re : frontière 09-11-19 à 23:26

carpediem je parlais de la définition avec le sup ^^' , je vais voir avec cette piste là

Posté par
solidad01
re : frontière 09-11-19 à 23:28

je dois montrer que f(x) appartient à la frontière ?

Posté par
solidad01
re : frontière 09-11-19 à 23:38

pouvez plus éclaircir encore plus votre indication s'il vous plaît

Posté par
Ulmiere
re : frontière 10-11-19 à 00:16

Si a ou b est sur la frontière de A, le résultat est évident.

Supposons a dans l'intérieur de A et b dans le complémentaire de l'adhérence de A.

Puisque a est un point intérieur, il existe une petite boule incluse dans l'intérieur de A, de centre a. Il existe un unique point du segment [a,b] qui soit à distance minimale de la frontière et dans cette boule à la fois (projection sur un convexe fermé)
Par récurrence, on construit une suite de points intérieurs, aussi proches de la frontière qu'on le souhaite et sur le segment.
Similairement, on construit une suite de points extérieurs (en partant de b), aussi proches de la frontière qu'on le souhaite et sur le segment.

Chacune des deux suites construites a une sous-suite qui converge (par compacité du segment, Bolzano weierstrass), vers un élément de l'adhérence de A. Comme elles sont adjacentes(pour la relation d'ordre que je te laisse trouver et qui met en jeu la distance d'un point à la frontiere), elles convergent vers le même élément. Comme le raccordement affine le long de ces sous-suites décrit un seul et même segment, continu, on en déduit que le segment [a,b] rencontre le frontière. En effet si ce n'était pas le cas, on aurait trouvé une suite convergente (tn) (abscisse convexe, réelle) vers un réel t telle que f(tn) ne converge pas vers f(t), ce qui contredirait la caractérisation séquentielle de la continuité.

Posté par
Ulmiere
re : frontière 10-11-19 à 00:19

Mais sans indication, c'est assez difficile pour un exo de spé.

Posté par
carpediem
re : frontière 10-11-19 à 01:43

soit f  :  [0, 1] \to [a, b]  :  t \mapsto a + t(b - a) et considère x = \sup \{t \in [0, 1]  /  f(t) \in A \}

f est continue avec f(0) = a et f(1) = b

posons y = f(x)

pour tout h > 0 et par définition de x il existe des réels t et u tels que x - h < t < x < u < x + h et f(t) A et f(u) B

tout voisinage de f(x) rencontre A et son complémentaire donc appartient à la frontière de A

Posté par
solidad01
re : frontière 10-11-19 à 09:04

Ulmiere merci beaucoup

Posté par
solidad01
re : frontière 10-11-19 à 09:04

carpediem j'ai pas compris le dernier passage de votre démonstration " tout voisinage de f(x) rentre A .... " pourquoi ceci est vrai ?

Posté par
carpediem
re : frontière 10-11-19 à 09:27

car les boules B(y, h) forment une base de voisinage ...

Posté par
solidad01
re : frontière 10-11-19 à 09:36

je vais voir merci beaucoup pour votre aide

Posté par
carpediem
re : frontière 10-11-19 à 10:31

de rien

Posté par
solidad01
re : frontière 10-11-19 à 10:59

pardon mais je n'arrive toujours pas à comprendre le passage " tout voisinage de f(x) rencontre A ..." , on n'a pas parlé dans mon cours de la notion une base de voisinage , j'ai cherché sur internet mais je n'ai pas pu comprendre

Posté par
carpediem
re : frontière 10-11-19 à 11:06

alors laisse tomber le terme voisinage et mets boule à la place :

toute boule B(f(x, h) rencontre A et son complémentaire donc par définition f(x) appartient à la frontière de A ...

Posté par
solidad01
re : frontière 10-11-19 à 11:21

oui je sais que votre phrase parlait de B(f(x),h) pour tout h>0 , mais je n'arrive pas à voir pourquoi elle rencontre le complémentaire de A

Posté par
solidad01
re : frontière 10-11-19 à 11:22

même ci elle ne va pas rencontrer le complémentaire de A mais plutôt l'adhérence du complémentaire de A

Posté par
carpediem
re : frontière 10-11-19 à 12:05

carpediem @ 10-11-2019 à 01:43

soit f  :  [0, 1] \to [a, b]  :  t \mapsto a + t(b - a) et considère x = \sup \{t \in [0, 1]  /  f(t) \in A \} \blue = E

et  \red z = \inf \{t \in [0, 1]  /  f(t) \in \ A^c = B \} \blue = F

alors x = z et    a \in E $ et $ b \in F

f est continue avec f(0) = a et f(1) = b

posons y = f(x)

pour tout h > 0 et par définition de x il existe des réels t et u tels que x - h < t < x < u < x + h et f(t) A et f(u) B

tout voisinage de f(x) rencontre A et son complémentaire donc appartient à la frontière de A

Posté par
solidad01
re : frontière 10-11-19 à 12:19

mais vous avez dit que a appartient à E , mais l'ensemble E est celui des valeurs réels appartenant à [0,1] ...... , et a n'est pas réel

Posté par
carpediem
re : frontière 10-11-19 à 12:27

carpediem @ 10-11-2019 à 12:05

carpediem @ 10-11-2019 à 01:43

soit f  :  [0, 1] \to [a, b]  :  t \mapsto a + t(b - a) et considère x = \sup \{t \in [0, 1]  /  f(t) \in A \} \blue = E

et  \red z = \inf \{t \in [0, 1]  /  f(t) \in \ A^c = B \} \blue = F

alors x = z et    \red 0 \in E $ et $ \red 1 \in F

f est continue avec f(0) = a et f(1) = b

posons y = f(x)

pour tout h > 0 et par définition de x il existe des réels t et u tels que x - h < t < x < u < x + h et f(t) A et f(u) B

tout voisinage de f(x) rencontre A et son complémentaire donc appartient à la frontière de A

Posté par
solidad01
re : frontière 10-11-19 à 12:29

pourquoi x=z ? ce n'est pas évident non ?

Posté par
luzak
re : frontière 10-11-19 à 15:26

Bonjour !
Non seulement pas évident mais faux dans le cas suivant :

E=\R^2 distance usuelle.
A est réunion des carrés \{(x,y)\in\R^2,\;|x|\leq1,\,|y|\leq1\}\cup\{(x,y)\in\R^2,\;1\leq x\leq2,\,1\leq y\leq 2\} et a=(0,0),\;b=(3,0).

..................................................................

On pourrait améliorer ainsi l'idée de carpediem (salut tatoi !)
Prendre K=\{t\in[0,1],\;\forall u\in[0,t],\;(1-u)a+ub\in A\}\text{ et } c=\sup K.
La fonction f : t\mapsto(1-t)a+tb est continue sur \R.

Alors la suite z : n\mapsto c-\frac1n est telle que f(z_n)\in A donc f(c)\in\bar A
Pour tout entier n il existe r_n\in]c,c+\frac1n] avec f(r_n)\notin A de sorte que la suite n\mapsto f(r_n) converge vers un point de \bar B.

Il me semble qu'on peut ainsi considérer l'exercice faisable sans indication supplémentaire !

Posté par
carpediem
re : frontière 10-11-19 à 15:46

oui le pb est le cas où le segment [a, b] coupe la frontière deux fois et donc par conséquent  inf F < sup E

mais il suffit de faire un dessin pour comprendre ce que je dis ... et adapter aux cas particuliers



dernière remarque : la suite n --> c - 1/n avec n dans N* est une "sous-suite" de la suite x  --> c - 1/x avec x > 0

c'est pourquoi j'ai travaillé avec des boules de rayons h ... et où on aurait à nouveau pu prendre h = 1/n ...



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