homéomorphisme entre les rationnels et les relatifs
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homéomorphisme entre les rationnels et les relatifs



  1. #1
    LucieTrak

    homéomorphisme entre les rationnels et les relatifs


    ------

    Bonjour,

    Je cherche à savoir si oui ou non muni de la topologie induite par est homéomorphe à muni de la topologie induite par .
    Je pense que non, la seule idée que j'ai pour le montrer est que est dense dans contrairement à .
    Mais je n'arrive pas à le montrer formellement.
    Est-ce que de manière générale, un homéomorphisme entre deux sous espaces topologiques et (munis de la topologie induite) d'un espace topologique conserve les parties denses (pour la topologie de ) ?

    -----

  2. #2
    gg0
    Animateur Mathématiques

    Re : homéomorphisme entre les rationnels et les relatifs

    Bonjour.

    Il suffit de regarder comment sont faits les ouverts de et pour la topologie induite, puis d'en prendre des "petits" pour voir que la topologie sur est assez particulière et très connue.

    Bonne réflexion !
    Dernière modification par gg0 ; 24/10/2019 à 19h29.

  3. #3
    LucieTrak

    Re : homéomorphisme entre les rationnels et les relatifs

    Merci pour votre réponse,

    muni de la topologie induite par a une topologie discrète, donc les ouverts de sont exactement les fermés.
    Si et , étaient homéomorphes alors les ouverts de seraient exactement les fermés, or les singletons de sont fermés mais pas ouverts.

    Ce raisonnement est-il bon?

    Qu'en est-il pour la deuxième question, y a t-il un lien entre les homéomorphismes et les parties denses ?
    Dernière modification par LucieTrak ; 24/10/2019 à 19h49.

  4. #4
    gg0
    Animateur Mathématiques

    Re : homéomorphisme entre les rationnels et les relatifs

    Plus simplement, combien de rationnels dans un ouvert de ?

    Pas d'idée pour ta deuxième question.

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

    Re : homéomorphisme entre les rationnels et les relatifs

    Les ouverts de sont de la forme avec un ouvert de , il vient deux cas:

    1er cas: donc , donc il y a 0 rationnel dans .
    2nd cas: donc il existe un intervalle ouvert non vide donc , donc il y a une infinité de rationnels dans .

    Si il y'a avait un homéomorphisme alors on pourrait considérer sa restriction sur le singleton ( qui est un ouvert) de cardinal 1.
    Sa restriction induirait une bijection vers un ouvert de de cardinal nul ou infini.

    Donc et ne sont pas homéomorphes.
    Dernière modification par LucieTrak ; 24/10/2019 à 20h28.

  7. #6
    minushabens

    Re : homéomorphisme entre les rationnels et les relatifs

    si f:E->F est continue et si A est dense dans E alors f(A) est dense dans f(E).

  8. #7
    LucieTrak

    Re : homéomorphisme entre les rationnels et les relatifs

    Oui mais l'homéomorphisme est continu au sens des topologies induites sur les sous espaces topologiques et n'est a priori pas défini sur l'espace topologique E entier, donc n'est a priori pas continu pour la topologie de E.

  9. #8
    minushabens

    Re : homéomorphisme entre les rationnels et les relatifs

    je ne comprends pas bien ton problème en fait. Peux-tu donner l'exemple auquel tu penses s'il y en a un?

  10. #9
    LucieTrak

    Re : homéomorphisme entre les rationnels et les relatifs

    Soit un espace topologique.
    Soit un sous espace topologique de .
    Soit un sous espace topologique de .

    Ma question est:
    Si on suppose que et sont homéomorphes, a-ton l'équivalence suivante :
    est dense dans si et seulement si est dense dans ?


    Je ne comprends pas pourquoi votre argument est valide, car si et sont homéomorphes, alors on a un homéomorphisme qui est bicontinu pour les topologies et .
    A priori il n'y pas de raison qu'il soit continue sur , non ?
    Le seul moyen que je vois pour appliquer votre raisonnement est de faire un prolongement continu de sur .

  11. #10
    slivoc

    Re : homéomorphisme entre les rationnels et les relatifs

    Non en général, par exemple pour X=[-1;1], si tu prends Y=]-1;1[ et Z= ]-1/2;1/2[ tu as un contre exemple.
    Tu ne peux en général, pas non plus prolonger une application continue définie sur un ss esp top. à l' esp top en entier; par exemple sur S^1\N ( le cercle vu dans C, privé du pole nord), si tu définies l' application qui rétracte S^1\N sur l" hémisphère sud ( ouvert ), tu ne peux pas la prolonger en une application définie sur S^1 tout entier.

  12. #11
    LucieTrak

    Re : homéomorphisme entre les rationnels et les relatifs

    Un exemple:

    On prend ici:






    (Je construis ici juste une application continue, pas un homéomorphisme)


    On considère
    définie par:
    si
    si

    Les images réciproques de tous les ouverts de par sont:
    (ouvert pour la topologie induite)
    (ouvert pour la topologie induite)
    (ouvert pour la topologie induite)
    (ouvert pour la topologie induite)

    donc est continue pour les topologie induites mais pas pour la topologie de est n'est même pas prolongeable par continuité.

    Pour appliquer votre raisonnement il faudrait d'abord pouvoir prolonger par continuité mais ensuite ça montrerais seulement que (dans le cas d'un homéomorphisme) est dense dans qui n'est pas forcément égale à , car a priori si on arrive à prolonger par continuité , n'est bijective que sur donc il n'y a pas de raison que
    Dernière modification par LucieTrak ; 24/10/2019 à 21h30.

  13. #12
    LucieTrak

    Re : homéomorphisme entre les rationnels et les relatifs

    ah oui effectivement merci beaucoup !

  14. #13
    minushabens

    Re : homéomorphisme entre les rationnels et les relatifs

    Autre exemple d'homéomorphisme entre parties A et B de E qui ne peut être prolongé à E tout entier: E est le plan euclidien, A est la réunion d'un cercle et d'un point à l'intérieur du cercle, B est la réunion d'un cercle et d'un point à l'extérieur du cercle. Le point en question étant isolé dans A comme dans B un homéomorphisme doit envoyer le point isolé de A sur le point isolé de B et il n'existe pas d'homéomorphisme du plan qui échange l'intérieur et l'extérieur du cercle.

  15. #14
    LucieTrak

    Re : homéomorphisme entre les rationnels et les relatifs

    Merci !
    Deux dernières questions, j'ai vraiment du mal avec les homéomorphismes.



    1) Comment montrer que et ne sont pas homéomorphes mais sans utiliser un argument de connexité ?


    2) Il me semble avoir lu que tout segment non vide est homéomorphe à or est un compact, donc par homéomorphisme est un compact et tous les compacts sont fermés bornés ; donc est borné?

    L'argument que je m’oppose pour lever le paradoxe de la question 2) est que la définition d'un ensemble borné est: ensemble contenu dans une boule fermé, et utiliser une boule fermé implique de se placer dans un espace métrique donc l'implication: compact fermé borné n'est vraie que dans les espaces métriques mais n'en est pas un.
    Est-ce juste comme raisonnement ?

  16. #15
    minushabens

    Re : homéomorphisme entre les rationnels et les relatifs

    pour la question 2) il n'y a pas de paradoxe. Tu peux munir [-infini,+infini] d'une distance qui soit bornée.

  17. #16
    LucieTrak

    Re : homéomorphisme entre les rationnels et les relatifs

    laquelle?

    Car et sont homéomorphes pour leurs topologies usuelles donc la distance choisie pour que soit borné doit induire la même topologie que la topologie usuelle de , d'ailleurs comment est-elle définie (la topologie usuelle de ) ?
    Dernière modification par LucieTrak ; 25/10/2019 à 09h16.

  18. #17
    minushabens

    Re : homéomorphisme entre les rationnels et les relatifs

    A l'aide d'une base de voisinages. Il me semble que c'est bien expliqué ici : https://fr.wikipedia.org/wiki/Droite...e_achev%C3%A9e

  19. #18
    LucieTrak

    Re : homéomorphisme entre les rationnels et les relatifs

    D'accords merci beaucoup!
    Pas d'idée pour et ?

  20. #19
    minushabens

    Re : homéomorphisme entre les rationnels et les relatifs

    Je pense qu'on doit pouvoir bricoler une démonstration par l'absurde, par exemple en utilisant le fait qu'un homéomorphisme transforme une suite convergente en suite convergente. Mais ça doit revenir à montrer qu'un intervalle de R est connexe.

  21. #20
    slivoc

    Re : homéomorphisme entre les rationnels et les relatifs

    Peut etre en passant part les compactifié d' alexandrov, puis en regardant les lacets à homotopie près dans ces espaces ( groupes fondamentaux), on a alors un espace homéo à un cercle et l' autre homéo au recollement de deux cercles le long d un point; mais je pense que qu 'il y a aussi un argument de connexité quelque part ...

  22. #21
    minushabens

    Re : homéomorphisme entre les rationnels et les relatifs

    Je pense que ce qui distingue R de R* c'est la connexité, donc on ne peut pas vraiment l'ignorer dans la démonstration du fait qu'ils ne sont pas isomorphes.

    On pourrait par exemple évoquer l'argument suivant: on considère l'application f:R* -> R telle que f(x)=-1 si x<0 et f(x)=1 si x>0. Elle est continue. S'il existait un homéomorphisme g:R->R* alors fog serait continue et prendrait les deux valeurs -1 et +1 ce qui contredirait le théorème des valeurs intermédiaires. Oui mais voilà, ce théorème repose sur la notion de connexité. Je ne crois pas qu'on puisse l'éviter.

  23. #22
    syborgg

    Re : homéomorphisme entre les rationnels et les relatifs

    Contre exemple encore plus simple encore pour la question 2).
    X=]0,1[, A=X, B=]0,1/2[.
    Certainement A et B sont homeomoprhes, A est dense dans X, et B non dense dans X.

  24. #23
    syborgg

    Re : homéomorphisme entre les rationnels et les relatifs

    Pour R et R* : R n'est pas compact et R* l'est, ils ne peuvent donc pas etre homeomorphes.
    Oups pardon, erreur : je pensais que R* etait R plus {-inf, +inf}. Desole...
    Dernière modification par syborgg ; 25/10/2019 à 13h40.

  25. #24
    syborgg

    Re : homéomorphisme entre les rationnels et les relatifs

    Il ne peut y avoir d'application continue de [0,1] dans R* qui envoie 0 sur -1 et 1 sur 1. (car sinon l'image reciproque de ]-inf, 0[ et celle de ]0, +inf[ seraient un partitionnement de [0,1] en deux ouverts. C'est impossible car [0,1] est connexe. Si tu tiens a ne pas utiliser la notion de connexite tu dois reprendre la demonstration de ceci en utilisant les proprietes de la relation d'ordre de R).
    Si R et R* etaient homeomorphes par f : R*--> R, il n'existerait pas non plus d'application continue de [0,1] dans R qui envoie 0 sur f(-1) et 1 sur f(1). Or c'est clairement le cas. Donc ils ne peuvent etre homeomorphes.

    C'est un peu tordu car tu refuses d'utiliser la connexite. Si tu l'accepte, c'est direct : R est connexe et R* non, CQFD.
    Dernière modification par syborgg ; 25/10/2019 à 14h05.

  26. #25
    syborgg

    Re : homéomorphisme entre les rationnels et les relatifs

    On peut faire plus direct en utilisant la connexite de R au lieu de celle de [0,1]... Bref....

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