Théorème de Netto
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Théorème de Netto



  1. #1
    invite705d0470

    Théorème de Netto


    ------

    Bonjour à tous

    Je cherche des pistes pour démontrer un théorème, dit de Netto, selon lequel il n'existe aucune bijection continue de dans . Cantor ayant montré que ces deux ensembles sont équipotents, c'est la notion de continuité qui est ici centrale ...
    Peut on se servir d'outils "topologiques" ? (connexité par exemple)

    Merci d'avance des vos suggestions et pistes !

    Snowey, en vacances (?)

    -----

  2. #2
    invite76543456789
    Invité

    Re : Théorème de Netto

    Salut!
    Une piste.
    Une telle bijection serait un homeo.
    Or pr des raisons de connexite, on ne peut avoir un homeo entre ces deux espaces.

  3. #3
    invite705d0470

    Re : Théorème de Netto

    Bonjour MissPacMan, et merci de votre piste
    Mais je ne comprends pas pourquoi si f est continue, bijective alors sa réciproque est aussi continue :/ (donc que c'est bien un homéomorphisme)
    Je n'ai jamais vraiment beaucoup travaillé avec cetz notion de connexité (par arc ici, cela suffit, non ?), pourriez vous me montrer la preuve du résultat ?
    Enfin, je vous montre que je m'investis quand même: voilà ce que j'aurais fait.
    Soit f un homéomorphisme du carré C dans le segment S. S est un segment, donc un intervalle de R ce qui en fait un connexe (par arc, aussi) et le carré, en tant que produit SxS d'ensembles connexes (par arc), est aussi connexe (par arc). On enlève à C un point quelconque Y. f reste continue, bijective, de C\{Y} dans S\{f(Y)}. Or le nouvel ensemble de départ est connexe, donc par continuité de f son image l'est aussi. Il y a contradiction si f(Y) n'est pas un bord du segment (alors déconnecté), et si c'est le cas, on peut réitérer l'argument en enlevant un nombre fini de points (ici, trois suffisent), l'ensemble de départ restant bien connexe (par arc).

    Mais je n'ai pas spécialement utilisé la bijectivite de f, ce qui me paraît un peu bizarre.

    Autre question: est il correct que C\{Y}, Y point quelconque du carré, n'est plus compact ?

    Merci d'avancée m'avoir lu !

  4. #4
    Amanuensis

    Re : Théorème de Netto

    La connexité simple suffit pour l'argument (qui est correct). La bijectivité est nécessaire, parce que le carré moins un point reste connexe. Par bijectivité, l'image du segment moins un point est exactement le carré moins un point...
    Dernière modification par Amanuensis ; 10/08/2012 à 09h39.
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

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

    Re : Théorème de Netto

    Citation Envoyé par Snowey Voir le message
    Autre question: est il correct que C\{Y}, Y point quelconque du carré, n'est plus compact ?
    Ben oui... Suffit de prendre une suite dans C\{Y} ayant Y comme seul point d'accumulation dans C. Elle ne converge pas dans C\{Y}, QED.
    Dernière modification par Amanuensis ; 10/08/2012 à 09h44.
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

  7. #6
    invite179e6258

    Re : Théorème de Netto

    Citation Envoyé par Amanuensis Voir le message
    La connexité simple suffit pour l'argument (qui est correct). La bijectivité est nécessaire, parce que le carré moins un point reste connexe.
    tu as raison mais je me demande si on peut montrer que le carré privé d'un point est connexe sans passer par la connexité par arcs.

  8. #7
    Seirios

    Re : Théorème de Netto

    Bonjour,

    Citation Envoyé par Snowey Voir le message
    Mais je ne comprends pas pourquoi si f est continue, bijective alors sa réciproque est aussi continue :/ (donc que c'est bien un homéomorphisme)
    Dire que est continue équivaut à dire que f est une application ouverte (ie. l'image part f de tout ouvert est un ouvert), ce qui équivaut également à dire que f est une application fermée. Or les espaces sont compacts, donc l'image d'un fermé (qui est compact) est toujours un compact (donc fermé) par continuité de f.

    Sinon, je te propose le schéma suivant de démonstration (en reprenant tous les détails, mais c'est essentiellement ce que tu as fait) :
    - Tu supposes qu'il existe une bijection continue et tu montres que ce serait un homéomorphisme.
    - Tu montres que l'image d'un connexe par une application continue est connexe.
    - Tu montres que la restriction de f sur [0,1] privé d'un point forme un homéomorphisme sur son image.
    - Et enfin tu montres qu'un segment privé d'un point n'est pas connexe et que le carré privé d'un point est connexe.
    Dernière modification par Seirios ; 10/08/2012 à 10h05.
    If your method does not solve the problem, change the problem.

  9. #8
    Seirios

    Re : Théorème de Netto

    Citation Envoyé par Snowey Voir le message
    Il y a contradiction si f(Y) n'est pas un bord du segment (alors déconnecté), et si c'est le cas, on peut réitérer l'argument en enlevant un nombre fini de points (ici, trois suffisent), l'ensemble de départ restant bien connexe (par arc).
    Pour éviter une itération, tu peux prendre l'inverse de ton application pour partir du segment ; dès lors, tu peux choisir le point que tu enlèves et ne pas prendre un élément du bord.
    If your method does not solve the problem, change the problem.

  10. #9
    invite57a1e779

    Re : Théorème de Netto

    Citation Envoyé par toothpick-charlie Voir le message
    je me demande si on peut montrer que le carré privé d'un point est connexe sans passer par la connexité par arcs.
    Bonjour,

    Le carré privé d'un point intérieur est homéomorphe au disque unité privé de son centre.
    Le disque unité privé de son centre est l'image de la bande par l'application continue : .
    La bande est connexe car produit de connexes.

  11. #10
    invite179e6258

    Re : Théorème de Netto

    ah oui. Clair et net. Je ne pousserai pas le pinaillage jusqu'à te demander d'exhiber un homéomorphisme entre le disque et le carré...

  12. #11
    invite14e03d2a

    Re : Théorème de Netto

    Citation Envoyé par Seirios Voir le message
    Sinon, je te propose le schéma suivant de démonstration (en reprenant tous les détails, mais c'est essentiellement ce que tu as fait) :
    - Tu supposes qu'il existe une bijection continue et tu montres que ce serait un homéomorphisme.
    - Tu montres que l'image d'un connexe par une application continue est connexe.
    - Tu montres que la restriction de f sur [0,1] privé d'un point forme un homéomorphisme sur son image.
    - Et enfin tu montres qu'un segment privé d'un point n'est pas connexe et que le carré privé d'un point est connexe.
    A-t-on réellement besoin de montrer que l'on a un homéomorphisme. Le fait que f soit une bijection continue de dans implique que a deux composantes connexes. D'où la contradiction, non?

  13. #12
    invite705d0470

    Re : Théorème de Netto

    Merci à tous

  14. #13
    invite57a1e779

    Re : Théorème de Netto

    Citation Envoyé par taladris Voir le message
    Le fait que f soit une bijection continue de dans implique que a deux composantes connexes.
    Oui, mais je ne vois pas de preuve vraiment plus simple que de passer par l'homéomorphisme.

    Il me semble que l'application de dans définie par : est une bijection continue de dans , mais que n'a pas deux composantes connexes.

  15. #14
    invite14e03d2a

    Re : Théorème de Netto

    Tu as raison. Une bijection continue n'est pas suffisante.

    Il existe une bijection continue de R (réels) dans le cercle. Cependant, le cercle privé d'un point n'a qu'une seule composante connexe.

    Je me suis un peu précipité en pensant qu'un espace topologique qui est l'union disjointe (en tant qu'ensemble) de deux connexes n'est pas connexe. Ce qui est stupide

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