Topologie, boule et norme
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Topologie, boule et norme



  1. #1
    Quinto

    Topologie, boule et norme


    ------

    Salut,
    je me pose une question depuis un certain temps et je me demande si elle possède une réponse triviale ou non:
    On se donne un espace vectoriel normé E (ou métrique) et on se donne un convexe de E.
    Existe t'il une norme N (ou une métrique) telle que notre convexe soit la boule unité pour la nouvelle norme? (ou un translaté de la boule unité éventuellement)

    Je pose cette question, mais je ne sais pas si elle possède de réponse...

    Amicalement,
    Quinto

    -----

  2. #2
    invitec9d83f1c

    Re : Topologie, boule et norme

    Je ne sais pas si cette proposition est démontré, en tout cas il me semble que ce soit un cas particulier de la Conjecture de Pointcaré.... (tout du moins en dimention 3) mais il m'arrive de me tromper aussi

  3. #3
    matthias

    Re : Topologie, boule et norme

    Pourquoi tu pars d'un ev déjà normé ou d'un espace métrique ?
    Sinon il me semble que j'ai déjà vu un oral d'Ulm qui ressemblait à ça, et dans lequel on construisait la norme, mais il faudrait peut-être commencer avec des conditions plus rectrictives, genre un ev de dimension finie.

  4. #4
    matthias

    Re : Topologie, boule et norme

    Citation Envoyé par Quinto
    On se donne un espace vectoriel normé E (ou métrique) et on se donne un convexe de E.
    Au fait, ça a un sens de parler de partie convexe dans un espace métrique qui ne serait pas muni d'une structure d'ev ? Parce que je vois mal ce que pourrait être un segment ...

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    G13

    Re : Topologie, boule et norme

    Si C est ouvert convexe tel que , et pour tout x, il existe tel que n'appartient pas a C, alors il me semble que C est lma boule unité d'une nouvelle norme.
    On pose norme de x = inf tel que

  7. #6
    GuYem

    Re : Topologie, boule et norme

    Salut Quinto.

    Voilà un résultat plus topologique qui je pense pourra eclairer ta lanterne, mais qui ne répond pas exactement à tes attentes:

    Si tu es dans un espace (affine) normé, alors tout CONVEXE ouvert dont la fermeture est COMPACTe est homéomorphe à la boule unité ouverte.

    En espérant ne pas dire de bétises...
    Bravo jolie Ln, tu as trouvé : l'armée de l'air c'est là où on peut te tenir par la main.

  8. #7
    matthias

    Re : Topologie, boule et norme

    Citation Envoyé par G13
    Si C est ouvert convexe tel que , et pour tout x, il existe tel que n'appartient pas a C, alors il me semble que C est lma boule unité d'une nouvelle norme.
    On pose norme de x = inf tel que
    Ca ne marcherait pas en prenant le sup des lambda pour x non nul, et 0 pour x nul ?

  9. #8
    C.B.

    Re : Topologie, boule et norme

    Comme hypothèse, il faut au moins supposer que notre convexe C est symétrique par rapport à 0 (pour que ||x||=||-x||).
    La convexité elle nous donne l'inégalité triangulaire.

    Il doit aussi falloir supposer que pour tout x il existe un scalaire tel que :
    .

    En prenant comme nouvelle norme N définie par : ça doit marcher :
    C'est bien défini par hypothèse, pour . Comme on a la symétrie par rapport à 0, peut étendre la formule précédente pour négatif.

    L'inégalité triangulaire estrespectée.

    On a donc une semi-norme.

    Pour avoir une norme, on a en plus besoin de supposer que pour tout x différent de 0 : est non nul (c'est à dire )

    On a ainsi une CNS pour avoir la boule unité d'une norme (c'est suffisant, et c'est vérifié par la boule unité d'une norme donc nécessaire).
    On ne peut supprimer aucun e hypothèse (dans chaque cas on trouve facilement un contre-exemple).

  10. #9
    C.B.

    Re : Topologie, boule et norme

    Bilan des CNS :
    C, partie de l'espace vectoriel E, est la boule unité d'une norme sur E si et seulement si :
    • C est convexe et non vide
    • C est symétrique par rapport à 0

  11. #10
    G13

    Re : Topologie, boule et norme

    A mon avis, c'est bien . Si par exemple on prend R comme espace vectoriel et l'intervalle [-1,1] comme convexe C, et x=2, ssi donc norme(x) est plutot relié a .
    Pour montrer, norme(x+y)<=norme(x)+norme(y),
    on considere le limite tel que et le limite tel que. Si . Par convexite,
    donc
    (x+y)/(a+b) appartient a C donc norme(x+y)<=a+b or
    a=norme(x) et b= norme(y).

  12. #11
    invitec9d83f1c

    Re : Topologie, boule et norme

    je n'ai pa trés bien compris pourquoi on a besoin d'avoir un convexe symetrique par raport à 0? je pensais que lorsqu'on definissait une nouvelle norme on pouvais se permettre une translation... enfin je suis pas sur (c'est pour ca que je pose la question)

  13. #12
    C.B.

    Re : Topologie, boule et norme

    Citation Envoyé par 42FiFi42
    je n'ai pa trés bien compris pourquoi on a besoin d'avoir un convexe symetrique par raport à 0? je pensais que lorsqu'on definissait une nouvelle norme on pouvais se permettre une translation... enfin je suis pas sur (c'est pour ca que je pose la question)
    Tu peux en effet supposer qu'il s'agit d'une boule centrée en un autre point que 0.
    Dans ce cas, il suffit de supposer que ton convexe est symétrique par rapport à un point et non plus par rapport à 0.

  14. #13
    inviteca3a9be7

    Re : Topologie, boule et norme

    Salut Quinto,


    Si on prend un segment de droite (un convexe s'il en est) je pense qu'on aura du mal à en faire la boule unité d'un evn.

    Plus généralement, un sev d'un evn ....

  15. #14
    Quinto

    Re : Topologie, boule et norme

    Salut,
    merci à tous pour vos réponses très intéressantes.
    Effectivement, il faut ajouter que l'on a la symétrie par rapport à 0, mais je la supposais implicitement.
    Cordialement,
    Quinto

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