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Niveau Maths sup
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Le théorème de Bolzano weierstrass

Posté par
chona195
05-11-17 à 23:56

Slvp j'ai besoin d'une démonstration de la théorème de Bolzano weierstrass en utilisant les notions de bornes inf et sup

Posté par
jsvdb
re : Le théorème de Bolzano weierstrass 06-11-17 à 09:26

Bonjour chona195.
Peux-tu préciser la teneur exacte du théorème de Bolzano Weierstrass que tu possède ? Merci à toi

Posté par
chona195
re : Le théorème de Bolzano weierstrass 06-11-17 à 10:07

La théorème est la suivante : de toute suites borné en peut extraire des suites convergente
Il faut la démontré suivant des consignes:
1- on considère une suite borné Xn tel que /Xn={Um/m> n}
Montrer que Xn admet une borne inf note Vn
2-montrer que Vn converge vers            l=sup inf Un
3-en utilisant le caractérisation de la borne inf  construire une suite qui converge vers l
4 de  meme construire une suite extraite de Un qui converge vers L=inf sup Un

Posté par
jsvdb
re : Le théorème de Bolzano weierstrass 06-11-17 à 10:17

Merci chona195.
Tu as précisé que tu devais utiliser "les notions de bornes inf et sup".
Il faut donc que tu dises dans quel espace tu travailles car dans un espace métrique quelconque, la notion de borne supérieure (inférieure) n'est pas forcément définie.

Posté par
chona195
re : Le théorème de Bolzano weierstrass 06-11-17 à 10:28

Marci jsvdb pour votre réponse
En disant la vérité je n'ai sais pas auquel espace  on travaille et on pas encore aborder la notion de espace métrique
La question c'était de démontrer ce théorème en utilisant des consignes ça bien sur une rapport avec les suites et les ensembles ordonnés

Posté par
jsvdb
re : Le théorème de Bolzano weierstrass 06-11-17 à 10:50

Donc vous travaillez dans \R ?

Posté par
chona195
re : Le théorème de Bolzano weierstrass 06-11-17 à 13:24

Exactement

Posté par
jsvdb
re : Le théorème de Bolzano weierstrass 06-11-17 à 15:13

Okay, je comprends mieux maintenant.
Donc, pour répondre aux consignes :

1-
Toute partie bornée de \R admet une borne inférieure.

Si (X_n)_n est une suite bornée, alors toutes ses sous-suites le sont.
En particulier, pour tout k >0, la suite U^k_n = X_{n+k},~n\geq 0 est bornée.
Par conséquent, l'ensemble \mathcal V_k = \{U^k_n~/~n\geq 0\} est borné pour tout k et admet donc une borne inférieure.
On note v_k cette borne inférieure.

2- La suite d'ensemble (\mathcal V_k)_k est décroissante au sens où \mathcal V_{k+1} \subset \mathcal V_k. En effet \mathcal V_k = \mathcal V_{k+1} \cup \{X_k\}.
Il s'ensuit donc que \inf \mathcal V_k \leq \inf \mathcal V_{k +1} et donc v_k \leq v_{k +1} et la suite v est croissante.
Par ailleurs, la suite v est majorée par \sup \{X_n~/~n \in \N\}. Elle admet donc une limite qui est L=\sup\{v_n~/~n \in \N\}

Il faut bien comprendre ici que la suite v n'est pas forcément extraite de X. D'où la question suivante :

3- v_k étant la borne inférieure de l'ensemble \mathcal V_k = \{U^k_n~/~n\geq 0\} = \{X_{k+n}~/~n\geq 0\},
la caractérisation de la borne inférieure nous dit que pour tout \varepsilon > 0,~\exists n_\varepsilon \geq 0,~|X_{k+n_\varepsilon}-v_k|<\varepsilon.
En prenant \varepsilon_p = 1/p,~p\in \N^*,~\exists n_p \geq 0,~|X_{k+n_p}-v_k|<1/p

Ici, on a bien construit une sous-suite de la suite X. Et cette sous-suite va avoir la même limite que v, savoir L.

En effet, pour \varepsilon > 0, \exists n > 0, |v_n -L| < \varepsilon,~et~\exists p \in \N, 1/p < \varepsilon tel que |X_{n+p}-v_n| < 1/p.

On a donc |X_{n+p}-L|\leq |X_{n+p}-v_n|+|v_n-L| < \varepsilon + 1/p\leq 2\varepsilon


4- Je te laisse reproduire le même schéma de 1- à 3-, mais avec la suite V_k = \sup \mathcal V_k,~k \geq 0.
______________________________________________
Attention : les suites V et v peuvent ne pas avoir la même limite.
Il suffit par exemple de considérer  \blue (X_n)_n = l'ensemble des rationnels de l'intervalle [0;1] mis sous forme d'une suite.
V est alors la suite constante 1
v est la suite suite constante 0.

Posté par
chona195
re : Le théorème de Bolzano weierstrass 06-11-17 à 16:03

Merciiiiiii infiniment vraiment tu m'a sauvé



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