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Homéomorphismes de IR d'ordre fini.

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
03-12-07 à 14:42

Bonjour ;

On se place dans \left(\scr H(\mathbb{R}),o\right) , le groupe des homéomorphismes de \mathbb{R} ( groupe des bijections bicontinues de \mathbb{R} dans lui même ) ,
et on cherche à caractériser ses éléments d'ordre fini , c'est à dire les bijections continues f\;:\;\mathbb{R}\to\mathbb{R} pour lesquelles il existe
un entier naturel non nul n tel que 2$\blue\fbox{f^n=Id_{\mathbb{R}}}.

Prouver qu'un élément f de \scr H(\mathbb{R}) est d'ordre fini si et seulement si f se conjugue à \pm Id_{\mathbb{R}} , c'est à dire que :

\blue\fbox{f\in\scr H(\mathbb{R})\hspace{5}est\hspace{5}d'ordre\hspace{5}fini\hspace{5}\Longleftrightarrow ou\{{f=Id_{\mathbb{R}}\\(\exists g\in\scr H(\mathbb{R}))\hspace{5}/\hspace{5}f=g^{-1}o(-Id_{\mathbb{R}})og} (sauf erreur de ma part bien entendu)

Posté par
Camélia Correcteur
re : Homéomorphismes de IR d'ordre fini. 04-12-07 à 18:10

Bonjour elhor

Voici un début:

f est strictement monotone.

1er cas: f est strictement croissante. Si f(x)>x, la suite fk(x) est strictement croissante et si f(x)k(x) est strictement décroissante, donc dans les deux cas on ne peut avoir fn(x)=x avec n>1. Donc f(x)=x et f=Id.

2ème cas: f est strictement décroissante. Alors, pour des raisons de continuité et valeurs intermédiaires, f a un point fixe a. Soit a2k+1(b)2k(b)>a, donc si fn(b)=b, n est pair. On a donc n=2m. Mais alors f2 est strictement croissante et d'ordre m, donc d'après le premier cas, m=1 et f2=Id.

J'en suis là...

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Homéomorphismes de IR d'ordre fini. 04-12-07 à 20:31

Bonjour Camélia ;

C'est bien ! Tu viens de prouver que les éléments d'ordre fini de \scr H(\mathbb{R}) autres que Id_{\mathbb{R}} ,
sont les involutions strictement décroissantes.

Pour f involution strictement décroissante de \mathbb{R} , il s'agit maintenant de trouver un homéomorphisme g de \mathbb{R} tel que ,
\fbox{(\forall x\in\mathbb{R})\\f(x)=g^{-1}\left(-g(x)\right)} (je ne te prive pas du plaisir de la découverte)

Posté par
Camélia Correcteur
re : Homéomorphismes de IR d'ordre fini. 05-12-07 à 15:24

Ca avance... Déjà on peut à l'aide de la conjugaison par la translation t(x)=x+a se ramener à f(0)=0. je vois à peu près comment faire à partir d'un dessin en tenant compte du fait que le graphe de f est symétrique par rapport à la première bissectrice (f=f-1), mais je ne l'ai pas encore écrit... Donc, attends encore un peu! A bientôt...

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Homéomorphismes de IR d'ordre fini. 06-12-07 à 13:37

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Homéomorphismes de IR d'ordre fini. 06-12-07 à 19:47

Et si on essaye 2$\blue\fbox{g=Id_{\mathbb{R}}\;-\;f} ? (sauf erreur)

Posté par
Camélia Correcteur
re : Homéomorphismes de IR d'ordre fini. 07-12-07 à 14:09

Tiens, moi j'en ai une autre:

\red\fbox{g(x)=\{\begin{array}{c}f(x)\quad si \ x<0\\ -x\quad si x\geq 0\end{array}}

dans le cas f(0)=0. Je vérifierai le tien aussi!

Merci elhor; ce n'est pas tous les jours que je rencontre un exo intéressant, que je ne connaissais pas et... que je réussis!

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Homéomorphismes de IR d'ordre fini. 07-12-07 à 15:16

Bravo Camélia

autrement dit , si a est le point fixe de f , prendre 3$\red\fbox{g(x)=\{{a-x\;si\;x\ge a\\f(x)-a\;sinon}.

ou encore , pour ne pas croire que g est toujours décroissant , \blue\fbox{g(x)=\{{x-a\;si\;x\ge a\\a-f(x)\;sinon}. (sauf erreur)

Posté par
Camélia Correcteur
re : Homéomorphismes de IR d'ordre fini. 07-12-07 à 15:18

Oui, c'est bien ça, mais je me mélangeais entre les +a et les -a. C'est quand même sur le graphe que j'ai fini par comprendre!



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