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Niveau Maths sup
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Théorème des segments emboîtés

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
04-08-07 à 12:09

Bonjour

J'ai toujours un problème avec ce théorème, donc c'est le moment pour le comprendre

On considère une suite 3$(I_n)_{n\ge 0} de segments de 3$\mathbb{R}.

On suppose que cette suite est décroissante pour l'inclusion: 3$\forall n, I_{n+1}\subset I_n

Si on note 3$d_n la longueur du segment 3$I_n, on suppose que 3$\lim_{n\to \infty}d_n=0.

Alors l'intersection des segments 3$I_n se réduit à un point: 3$\exist\alpha\in\mathbb{R};\Bigcap_{n\ge 0}=\{\alpha\}

CE que je comprends moi c'est ceci:

[ ----[----[---[--...{alpha}...--]---]----]-----]

donc l'intersection de tous les segments et le point alpha

merci d'avance

Posté par
puisea Posteur d'énigmes
re : Théorème des segments emboîtés 04-08-07 à 12:22

Salut monrow,

Si moi aussi j'ai bien compris ce théorème, il s'agit effectivement de ca. C'est un peu comme lorsqu'on étudie la convergence d'une suite, en la minorant par une suite croissante, et en la majorant par une suite décroissante (bref en l'entourant de deux suites adjacentes). Et bien là, c'est un peu là même chose mais avec des segments.

PS / il ne me semble pas avoir vu pour le moment d'applications pratiques de ce théorème, cela viendra sûrement en Spé .

@+

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : Théorème des segments emboîtés 04-08-07 à 12:32

Ben c'est ça le problème, c'est de voir un théorème sur le cours et de ne jamais l'appliquer

Il y a ce Bolzano-Weierstrass aussi (que je ne sais même pas prononcer )

De toute suite bornée de 3$\mathbb{R}, on peut extraire une suite convergente

ben moi j'ai pris un exemple trop bête

la suite définie par (-1)^n qui est bornée entre -1 et 1.

on peut extraire deux suites par exemple: u_{2n} et u_{2n+1}

t'as un autre exemple

Posté par
lyonnais
re : Théorème des segments emboîtés 04-08-07 à 12:43

Salut monrow et puisea

Oui c'est bien cela. Pour te faire une idée, tu prends juste 2 segments In+1 et In avec In+1 inclus dans In

L'intersection des deux segments est donc In+1 ok ?

Donc si tu considères que (dn) tend vers 0 c'est que (In) tend vers un singleton.

Tu comprends un peu mieux ?

PS : pour l'application, pas vu en spé de mon coté :D

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : Théorème des segments emboîtés 04-08-07 à 12:45

oui Romain c'est clair

Citation :
PS : pour l'application, pas vu en spé de mon coté :D


Ben on doit demander à otto, peut-être qu'elle n'a pas d'application même en doctorat .... Mais quel théorème!!!

Posté par
romu
re : Théorème des segments emboîtés 04-08-07 à 12:58

Salut,

le théorème des valeurs intermédiaires un exemple d'application.
Il me semble que le méthode par dichotomie repose sur le thèorème des segments emboîtés.

-->

Posté par
puisea Posteur d'énigmes
re : Théorème des segments emboîtés 04-08-07 à 13:17

Salut Romain et romu

Pour une application en Spé, on verra alors Mais effectivement, il me semble que mon prof avait touché deux trois mots pour utiliser ce théorème pour démontrer celui des valeurs intermédiaires.

monrow,

Pour ce qui est du théorème de Bolzano-Wieirstrass, il est beaucoup plus utilisé, particulièrement dans des démonstrations de théorèmes pour l'analyse : continuité par exemple.

Je te cherche un exemple

Posté par
puisea Posteur d'énigmes
re : Théorème des segments emboîtés 04-08-07 à 13:25

Voila, par exemple pour ce théorème :

Citation :
Si on a une application f de [a,b] dans E qui est continue, alors cette application est bornée.


Démonstration :

Si f n'est pas bornée, alors \Large \forall n\in\mathbb{N}, \Large \exists x_n\in[a,b] tel que \Large |f(x_n)|\ge n.

Par Bolzano-Wieirstrass (BW pour les fainéants), il exite une suite extraite \Large (x_{\varphi(n)})_{n\in\mathbb{N}} qui converge, on note l sa limite.

\Large \forall n\in\mathbb{N}, on a \Large |f(x_{\varphi(n)})|\ge\varphi(n).

Par comparaison, \Large |f(x_{\varphi(n)})|\to +\infty (avec \Large n\to +\infty).

Par continuité de f, \Large |f(l)|=\lim_{n\to +\infty}|f(x_{\varphi(n)})|.

=> Contradiction.

Voila

@+

Posté par
otto
re : Théorème des segments emboîtés 04-08-07 à 15:26

il ne me semble pas avoir vu pour le moment d'applications pratiques de ce théorème, cela viendra sûrement en Spé
Tu as certainement du voir le théorème de Bolzano-Weierstrass, qui en découle.

Posté par
Nightmare
re : Théorème des segments emboîtés 04-08-07 à 15:37

Puisea > Le résultat fondamental de ton théorème est que f atteint ses bornes (ce qui se démontre aussi avec Bolzano-Weierstrass.)

Posté par
otto
re : Théorème des segments emboîtés 04-08-07 à 15:40

Je pense que les démonstrations de ce genre sont plus expéditives avec la propriété de Heine-Borel qui est de toute façon plus générale.
Ce qui est intéressant de remarquer, c'est que ces propriétés sont à moitié vraies si on enlève la moitié des hypothèses:
Une fonction semi-continue supérieurement définir sur un segment (compact) est majorée et atteint son maximum.
On a bien entendu la propriété duale pour les fonctions semi-continues inférieurement.

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : Théorème des segments emboîtés 04-08-07 à 15:48

pierre>> j'ai pas bien compris le passage de la première à la deuxième ligne

otto>> c'est fort tout ça, je ne comprends même pas un mot

Posté par
romu
re : Théorème des segments emboîtés 04-08-07 à 15:54

pour le passage de la première à la deuxième ligne:

à la première ligne tu définis une suite (x_n)_n de [a,b],
à la seconde ligne tu dis que d'après BW, il existe une sous-suite (x_{\varphi(n)})_n qui converge.

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : Théorème des segments emboîtés 04-08-07 à 16:00

oui, mais pourquoi (x_n)_n est bornée?

Posté par
romu
re : Théorème des segments emboîtés 04-08-07 à 16:09

parce que c'est une suite de points de [a,b].
Donc tous les termes de cette suite sont \geq a(minorés) et \leq b(majorés).

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : Théorème des segments emboîtés 04-08-07 à 16:26

mais quelle honte

oui j'ai bien compris. Merci pierre et romu

Posté par
Camélia Correcteur
re : Théorème des segments emboîtés 04-08-07 à 17:31

Bonjour à tous

Pour l'énoncé initial il est impératif de préciser que les intervalles In sont fermés. Sinon, c'est faux!

\Large \bigcap_{n\in N}\]0,\frac{1}{n+1}\]=\emptyset

alors que toutes les autres hypothèses sont vérifiées.

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : Théorème des segments emboîtés 04-08-07 à 17:45

Bonjour camélia,

oui il sont des segments

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : Théorème des segments emboîtés 04-08-07 à 17:45

ils

Posté par
Camélia Correcteur
re : Théorème des segments emboîtés 04-08-07 à 17:48

Tiens! je ne savais pas qu'un segment est forcément fermé! Ca doit être une nouvelle mode!

Posté par
monrow Posteur d'énigmes
re : Théorème des segments emboîtés 04-08-07 à 17:53

quoi

Posté par
otto
re : Théorème des segments emboîtés 04-08-07 à 18:49

Les segments sont les continus de R, c'est à dire les compacts connexes et donc les intervalles de la forme [a,b]
-oo<a<b<+oo

a+

Posté par
lyonnais
re : Théorème des segments emboîtés 04-08-07 à 19:50

Citation :
Tiens! je ne savais pas qu'un segment est forcément fermé! Ca doit être une nouvelle mode!


Citation :
Les segments sont les continus de R, c'est à dire les compacts connexes et donc les intervalles de la forme [a,b]
-oo<a<b<+oo


Vous voulez le tuer :D c'est ça ?

PS : désolé en effet, on utilises par ci par là ce théorème. Maintenant que tu me le dis, c'est vrai qu'il peut servir, par exemple pour la démo du théorème des valeurs intermédiaires.



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