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partie compacte

Posté par
Groborona
21-07-20 à 14:41

Bonjour,
Quelqu'un pourrait-il me confirmer que l'ensemble \left\{1/n, n\in N^*\right\} est une partie compacte de R?

Voici mon idée de preuve:
Comme la suite des 1/n converge vers 0,il existe une boule ouverte centrée en 0 qui contient tous les 1/n pour n supérieur à un certain N, puis tous les 1/n d'indice inférieurs à N sont en nombre finis, on peut donc trouver un nombre fini de boules ouvertes qui les contiennent tous.
Mon ensemble admet un sous-recouvrement fini, donc il est compact d'après le théorème de Borel-Lebesgue.
Est-ce que ça semble correct comme preuve?

Posté par
lionel52
re : partie compacte 21-07-20 à 14:48

Hello! ton ensemble n'est pas fermé (il ne contient pas 0) donc aucune chance qu'il soit compact!

Posté par
Foxdevil
re : partie compacte 21-07-20 à 14:48

Bonjour,

Non la preuve n'est pas bonne....attention Borel-Lebesgue ce n'est pas trouver un recouvrement ouvert fini! C'est pouvoir en extraire un (recouvrement ouvert fini), de n'importe quel recouvrement ouvert.

Que dire du recouvrement \bigcup_{n \in \mathbb{N}^*} ]0; \dfrac{1}{n}[?

Posté par
Foxdevil
re : partie compacte 21-07-20 à 15:05

\bigcup_{n \ge 2} ]\dfrac{1}{n} - \dfrac{1}{n^2}; \dfrac{1}{n} + \dfrac{1}{n^2}[ \bigcup ]\dfrac{1}{2};\dfrac{3}{2}[*

Posté par
mousse42
re : partie compacte 21-07-20 à 18:51

Bonjour,

Dans la continuité de lionel52, c'est d'utiliser le théorème de Bolzano-Weierstrass qui donne un résultat immédiat

Sinon un recouvrement plus simple avec les ouverts F_n:=\left]\dfrac{1}{2n}, 1-\dfrac{1}{2n}\right[, on a F_n\subset F_{n+1},  donc une relation d'ordre qui  simplifie les choses.

Posté par
mousse42
re : partie compacte 21-07-20 à 18:54

eh bien non, ça ne marche pas avec mes ouverts le 1 n'est pas dans mon recouvrement

Posté par
Foxdevil
re : partie compacte 21-07-20 à 19:12

mousse42 @ 21-07-2020 à 18:54

eh bien non, ça ne marche pas avec mes ouverts le 1 n'est pas dans mon recouvrement
C'est pas bien dramatique; on peut légèrement le bidouiller pour que ça marche

Posté par
Groborona
re : partie compacte 21-07-20 à 19:55

Merci à tous pour vos réponses. Je vois que j'avais mal compris comment utiliser le Théorème de Borel-Lebesgue.
Alors en laissant Borel-Lebesgue de côté, et en passant à Bolzano-Weierstrass comme vous me l'avez suggéré, une nouvelle idée de preuve serait:
La suite \left(1/n \right) est convergente, donc elle est bornée, et d'après le théorème de Bolzano-Weierstrass, elle admet une sous-suite convergente (on peut prendre la suite elle-même) qui converge vers 0.
Ainsi ma suite de l'ensemble  E = \left\{1/n, n\in N^* \right\} admet une valeur d'adhérence, mais qui n'appartient pas à E, et donc mon ensemble E n'est pas compact.
Pour qu'il soit compact, il faudrait que je rajoute la valeur 0: \left\{1/n, n\in N^* \right\}\bigcup{\left\{0 \right\}}.
Est-ce que là c'est mieux?

Une question pour Lionel52: comment sais-tu que comme l'ensemble ne contient pas 0, il n'est pas fermé? Pourrais-tu m'expliquer ton raisonnement (s'il y en a un, à moins qu'il ne s'agisse d'un résultat classique à connaître)?

Posté par
mousse42
re : partie compacte 21-07-20 à 20:50

convergente dans quoi?

Posté par
Zrun
re : partie compacte 21-07-20 à 21:10

Un fermé F d'un evn E doit contenir les limites de ses suites qui sont convergentes dans E et ici 0 n'est pas dans ton ensemble alors qu'il est limite dans \mathbb{R} d'une suite d'éléments de l'ensemble .

Posté par
mousse42
re : partie compacte 21-07-20 à 21:24

Zrun, j'ai petit un doute, on dit qu'une suite est convergente dans E si sa limite est dans E.

Dans ce cas où E=\{1/n:\;n\in \N^*\} la suite définie par  x_n=1/n ne converge  pas dans E.

donc il existe une suite dont aucune de ses sous-suites ne convergent dans E

dit autrement, il existe une suite sans point d'accumulation dans E

Posté par
mousse42
re : partie compacte 21-07-20 à 21:27

je prends le théorème donné par Wikipédia :

Wikipédia

Un espace métrisable X est compact (au sens de l'axiome de Borel-Lebesgue) si (et seulement si) toute suite d'éléments de X admet une valeur d'adhérence dans X ou, de manière équivalente, admet une sous-suite qui converge vers un élément de X.

Posté par
Groborona
re : partie compacte 21-07-20 à 21:30

Ah oui, la caractérisation séquentielle des fermés! Je l'avais oublié!
Merci pour vos réponses.

Posté par
mousse42
re : partie compacte 21-07-20 à 21:31

Citation :
Une question pour Lionel52: comment sais-tu que comme l'ensemble ne contient pas 0, il n'est pas fermé? Pourrais-tu m'expliquer ton raisonnement (s'il y en a un, à moins qu'il ne s'agisse d'un résultat classique à connaître)?


Je suis pas certain qui va te répondre , alors je te fais un cadeau

Si 0 était un élément de E, tu devrais pouvoir trouver un entier n\in \N tel que 1/n=0  

Posté par
mousse42
re : partie compacte 21-07-20 à 21:34

je suis encore hors sujet, j'avais ma compris ta question

Posté par
Zrun
re : partie compacte 22-07-20 à 21:46

mousse42 @ 21-07-2020 à 21:24

Zrun, j'ai petit un doute, on dit qu'une suite est convergente dans E si sa limite est dans E.

Dans ce cas où E=\{1/n:\;n\in \N^*\} la suite définie par  x_n=1/n ne converge  pas dans E.

donc il existe une suite dont aucune de ses sous-suites ne convergent dans E

dit autrement, il existe une suite sans point d'accumulation dans E

Ici le E que tu prends n'est pas vraiment un espace vectoriel ...

Posté par
mousse42
re : partie compacte 23-07-20 à 00:04

Zrun

Pourquoi parler d'espace vectoriel?

$Une suite est convergente $ \iff  (\exists L\in E)(\forall \varepsilon>0)(\exists N\in \N )(\forall n\in \N)(n\ge N\implies d(u_n,L)\le\varepsilon)

Un autre argument aussi c'est de dire qu'il existe une suite de Cauchy dans E qui ne converge pas car 0\notin E, donc E n'est pas complet donc pas compact



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