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suite et point d'accumulation

Posté par
DOMOREA
01-03-21 à 09:40

bonjour,
à l'occasion d'un post où il était question de la suite minorée définie par u_{n+1}\leq \frac{u_n+u_{n-1}}{2} dont il fallait démontrer la convergence, je me suis intéressé à la définition explicite d'une suite (u_n)  de l'intervalle [0,1] dont les termes sont tous distincts et possédant une infinité (forcement dénombrable) de points d'accumulation.

je vous propose donc de trouver une telle suite dont chaque terme u_n devra donc être défini explicitement sans recours à une relation récurrente ou à une définition algorithmique.

Peut-être que l'on peut en trouver une dans la littérature mathématique.

Posté par
GBZM
re : suite et point d'accumulation 01-03-21 à 11:06

Bonjour,

Pourquoi dénombrable ?
Quels sont les points d'accumulation de la suite définie par u_n = partie fractionnaire de n\pi ?

Posté par
DOMOREA
suite et point d'accumulation 01-03-21 à 11:30

Bonjour GBZM,
ok! je modifie alors mon texte initial en supprimant "forcément" et donc il faut une suite ayant un ensemble infini dénombrable de points d'accumulation.

c'est idiot car j'avais déjà pensé par exemple à \mathbb{Q} \cap [[0,1] que je désirais éliminer comme toutes les parties denses dans un sous ensemble de [0,1]

Posté par
jeanseb
re : suite et point d'accumulation 01-03-21 à 11:31

Bonjour

GBZM @ 01-03-2021 à 11:06



Pourquoi dénombrable ?


Une suite peut-elle avoir plus de points d'accumulation que de termes (dénombrables)?

Posté par
DOMOREA
suite et point d'accumulation 01-03-21 à 11:34

et j'ajoute les u_n sont tous distincts

Posté par
Ulmiere
re : suite et point d'accumulation 01-03-21 à 11:42

\mathbb{Z}+2\pi \mathbb{Z} est dense dans \mathbb{R}. Avec ça on montre que les valeurs d'adhérence de (\cos(n)) forment l'ensemble [-1,1], qui est indénombrable.

En fait on fait même mieux : pour chaque x\in [-1,1], on peut trouver a\in\mathbb{R} tq \cos(a) = x et deux suites d'entiers (\alpha_n) et (\beta_n) qui prennent une infinité de valeurs distinctes et telles que \alpha_n + 2\pi\beta_n tende vers a. Et on peut même s'arranger pour que \alpha soit (strictement) croissante si on veut.

Posté par
jeanseb
re : suite et point d'accumulation 01-03-21 à 11:50

:o

Posté par
jeanseb
re : suite et point d'accumulation 01-03-21 à 11:55

Sur ce problème de points d'accumulation, je vois clairement mes limites...

Posté par
DOMOREA
suite et point d'accumulation 01-03-21 à 12:19

@ulmière,
j'ai déjà répondu à GBZM sur le point de l'indénombrabilité. Je répète donc il faut pour éviter les cas de densité un ensemble infini dénombrable de points d'accumulation dans [0,1].
d'autre part, je souhaite une suite (u_n) dont les termes tous distincts soient définis explicitement et non pas " on peut trouver une suite ...

Posté par
GBZM
re : suite et point d'accumulation 01-03-21 à 13:41

Mouais ... tu forces maintenant l'ensemble des points d'accumulation à être infini dénombrable et (si j'ai bien compris) d'intérieur vide.

Il n'est pas dur d'en fabriquer : on part de la famille \left(\dfrac1{p+1}-\dfrac1{(p+1)(p+2)2^{q+1}}\right)_{(p,q)\in \N\times \N} et on en fait une suite au moyen d'une bijection explicite \N\to \N\times\N.

Posté par
DOMOREA
suite et point d'accumulation 01-03-21 à 13:42

Désolé que l'expression de ma question n'ait pas exprimé avec précision ma pensée. C'est de ma faute. j'ai voulu dire "discret infini" et non " infini dénombrable.".

Donc je reprends " Trouver une suite (u_n) de [0,1] d'éléments tous distincts et  ayant un nombre infini de points d'accumulation constituant un ensemble discret A_i  i \in \mathbb{N^*} pour cette suite , il faudra définir les termes d'une manière explicite ne comportant ni récurrence ni démarche algorithmique".

Ce qui signifie que pour n donné de \mathbb{N} on doit donner une expression de u_n ne dépendant que de n.

Pour être encore plus clair, il va sans dire qu'il ne s'agit pas de construire pour chaque point d'accumulation une suite particulière ayant pour adhérence le point en question, car il s'agit de "numéroter" par son indice n chaque élément de la suite et non pas u_{n,i}

Posté par
GBZM
re : suite et point d'accumulation 01-03-21 à 13:58

Décidément, DOMOREA, ce n'est pas ton jour. Tu poses maintenant des conditions contradictoires : un partie infinie compacte de [0,1] (l'ensemble des points d'accumulation d'une suite à valeurs dans [0,1] est forcément compact) ne peut pas être discrète.

Posté par
DOMOREA
suite et point d'accumulation 01-03-21 à 14:15

bien joué GBZM,
Je n'avais pas lu ton post quand j'ai apporté un complément.

Je crois comprendre que le caractère "compliqué" de ton 2ème dénominateur est pour éviter la répétition

En fait j'avais trouvé une suite partant sur la même idée avec les points d'accumulation convergeant vers 0. mes points d'adhérence étaient \frac{1}{2^i}
et ma progression vers un point d'accumulation était basée sur le même principe.

pour définir ma suite je n'ai pas utiliser explicitement une bijection de N vers NxN mais c'est tout comme

Posté par
DOMOREA
suite et point d'accumulation 01-03-21 à 14:21

où as-tu lu infini compact??

Posté par
GBZM
re : suite et point d'accumulation 01-03-21 à 14:28

GBZM @ 01-03-2021 à 13:58

l'ensemble des points d'accumulation d'une suite à valeurs dans [0,1] est forcément compact


Dois-je le démontrer ?

Posté par
Ulmiere
re : suite et point d'accumulation 01-03-21 à 15:15

GBZM @ 01-03-2021 à 14:28

GBZM @ 01-03-2021 à 13:58

l'ensemble des points d'accumulation d'une suite à valeurs dans [0,1] est forcément compact


Dois-je le démontrer ?


Ensemble clairement borné par 0 et 1.
Si a n'est pas un point d'accumulation, il est isolé, donc il y a une boule de centre a qui ne continent aucun point d'accumulation. Donc chaque point de la boule en question est lui-même isolé. Donc le complémentaire de l'ensemble des points d'accumulation est ouvert. Donc l'ensemble des points d'accumulation est fermé et borné. Donc i lest compact (dimension finie).

Posté par
DOMOREA
suite et point d'accumulation 01-03-21 à 16:23

ah! bon donc pour vous les ensembles {1/n} , n\in \mathbb{N^*} ou {1/2^n} , n\in \mathbb{N} inclus dans le compact [0,1] ne sont pas discrets
j'ai pourtant lu le contraire un peu partout

Posté par
Ulmiere
re : suite et point d'accumulation 01-03-21 à 16:33

Ces deux suites sont convergentes donc \{0\}\cup\{1/n | n\geqslant 1\} et \{0\}\cup\{1/2^n | n\geqslant 0\} sont relativement compacts.
Donc l'ensemble dérivé de  ces deux ensembles, qui est fermé est un compact.

Posté par
GBZM
re : suite et point d'accumulation 01-03-21 à 16:59

DOMOREA, ça se confirme que ce n'est vraiment pas ton jour. Les deux ensembles que tu cites sont bien sûr discrets, mais ils ne sont pas fermés ! Or L'ENSEMBLE DES POINTS D'ACCUMULATION D'UNE SUITE EST FERMÉ !

Posté par
DOMOREA
suite et point d'accumulation 01-03-21 à 17:04

{1/n, n\in \mathbb{N^*}} ne contient pas 0, idem pour l'autre

Posté par
GBZM
re : suite et point d'accumulation 01-03-21 à 17:10

Ce qui montre que l'ensemble \{1/n\ ;\ n\in \N^*\} n'est l'ensemble des points d'accumulation d'aucune suite : si une suite admet les 1/n pour n\in \N^* comme points d'accumulation, elle admet aussi 0 comme point d'accumulation.

Mais qu'est-ce qui t'arrive aujourd'hui, DOMOREA ?

Posté par
DOMOREA
suite et point d'accumulation 01-03-21 à 17:11

si tu ajoutes les point adhérents à un ensemble alors ]a,b[ est pour toi un compact??

Posté par
GBZM
re : suite et point d'accumulation 01-03-21 à 17:16

Mais qu'est-ce que tu racontes, à la fin ?

Citation :
Trouver une suite (u_n) de [0,1] d'éléments tous distincts et  ayant un nombre infini de points d'accumulation constituant un ensemble discret


L'ensemble des points d'accumulation d'une telle suite devrait donc être une ensemble fermé infini dans [0,1]. Tu n'es pas d'accord ?
Or un ensemble fermé infini dans [0,1] ne peut pas être discret.

Posté par
DOMOREA
suite et point d'accumulation 01-03-21 à 17:34

on peut donc dire que l'ensemble des points d'accumulation privé de 0 est discret.
il s'agit donc d'une suite dont l'ensemble des points d'accumulation est {0}union {Ai /i dans N* } Ai défini comme précédemment et {Ai /i dans N* } ensemble infini discret. Est-ce correct comme cela ?

Posté par
GBZM
re : suite et point d'accumulation 01-03-21 à 18:16

L'ensemble des points d'accumulation n'est pas discret, puisqu'il a un point d'accumulation qui est 0. Si on le prive de 0, il est discret, mais ce n'est pas l'ensemble des points d'accumulations de la suite.
Tu as fini par comprendre le problème, dirait-on.

On peut faire d'autres choses : une chose facile, construire une suite à valeurs dans [0,1] dont l'ensemble des points d'accumulation est l'ensemble de Cantor, compact non dénombrable d'intérieur vide et dont aucun terme n'appartient à l'ensemble de Cantor.

Posté par
matheuxmatou
re : suite et point d'accumulation 01-03-21 à 18:21

je m'immisce un instant car j'adore ces cas pathologiques...

la suite dont tu parles GBZM ne serait-elle pas les extrémités des segments qu'on enlève pour obtenir l'ensemble de Cantor ? ceux dont l'écriture en base 3 se termine par un "1" ou un "2" suivi d'une suite de "0" ?

Posté par
GBZM
re : suite et point d'accumulation 01-03-21 à 18:42

Moi je prendrais les milieux de ces segments : ceux dont l'écriture tertiaire se termine par une suite infinie de 1.
Les extrémités des segments enlevés appartiennent à l'ensemble de Cantor.

Posté par
matheuxmatou
re : suite et point d'accumulation 01-03-21 à 18:44

ah oui mince...
j'avais oublié qu'on enlevait les segments ouverts
merci GBZM



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