Flashcards : Topologie des espaces métriques — 69 cartes

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1Question

Quelles conditions doit satisfaire une distance sur un ensemble E ?

Réponse

d(x,y)=0 si et seulement si x=y, d(x,y)=d(y,x), et d(x,z)≤d(x,y)+d(y,z).

2Question

Qu'est-ce qu'un espace métrique ?

Réponse

Un ensemble muni d’une distance.

3Question

Comment est définie la distance usuelle sur K=R ou C ?

Réponse

Par d(x,y)=∣x−y∣d(x,y)=|x-y| où |·| est la valeur absolue ou le module.

4Question

Quelle distance associe-t-on à une norme sur un espace vectoriel normé E ?

Réponse

d(x,y)=∥x−y∥d(x,y)=\|x-y\|.

5Question

Qu'est-ce que la distance induite par d sur un sous-ensemble A de E ?

Réponse

La restriction de d à A est une distance sur A.

6Question

Quelle est la formule de la distance produit ω1\omega_1 sur E1×⋯×EmE_1\times\cdots\times E_m ?

Réponse

ω1(x,y)=∑i=1mdi(xi,yi)\omega_1(x,y)=\sum_{i=1}^{m}d_i(x_i,y_i).

7Question

Quelle est la formule de la distance produit ω2\omega_2 sur E1×⋯×EmE_1\times\cdots\times E_m ?

Réponse

ω2(x,y)=∑i=1mdi(xi,yi)2\omega_2(x,y)=\sqrt{\sum_{i=1}^{m}d_i(x_i,y_i)^2}.

8Question

Quelle est la formule de la distance produit ω∞\omega_\infty sur E1×⋯×EmE_1\times\cdots\times E_m ?

Réponse

ω∞(x,y)=max⁡1≤i≤mdi(xi,yi)\omega_\infty(x,y)=\max_{1\le i\le m}d_i(x_i,y_i).

9Question

Quelles inégalités relient ω∞\omega_\infty, ω2\omega_2 et ω1\omega_1 ?

Réponse

ω∞(x,y)≤ω2(x,y)≤ω1(x,y)≤mω∞(x,y)\omega_\infty(x,y)\le\omega_2(x,y)\le\omega_1(x,y)\le m\omega_\infty(x,y).

10Question

Comment se définit la boule ouverte de centre a et rayon r≥0 ?

Réponse

L'ensemble des points x tels que d(x,a)<r.

11Question

Quelle est la définition de la boule fermée de centre a et rayon r≥0 ?

Réponse

L'ensemble des points x tels que d(x,a)≤r.

12Question

Comment définit-on la sphère de centre a et rayon r ?

Réponse

L'ensemble des points x tels que d(x,a)=r.

13Question

Quelle est la formule du diamètre d'une partie A non vide ?

Réponse

δ(A)=sup⁡x,y∈Ad(x,y)\delta(A)=\sup_{x,y\in A}d(x,y).

14Question

Quelle est la valeur du diamètre de l'ensemble vide ?

Réponse

δ(∅)=0\delta(\emptyset)=0.

15Question

Quand une partie A d'un espace métrique est-elle bornée ?

Réponse

Quand son diamètre est fini, équivalent à être contenue dans une boule.

16Question

Quelle est la condition de convergence d'une suite (xₙ) vers ε dans un espace métrique (E,d) ?

Réponse

Pour tout ϑ>0, il existe N tel que pour tout n≥N, d(xₙ,ε)<ϑ.

17Question

Quelle propriété a la limite d'une suite convergente dans un espace métrique ?

Réponse

Elle est unique.

18Question

Quand une suite dans un produit métrique fini converge-t-elle ?

Réponse

Si et seulement si chacune de ses suites coordonnées converge vers la coordonnée correspondante de la limite.

19Question

Qu'est-ce qu'une sous-suite d'une suite (xₙ) ?

Réponse

Une suite (xφ(k))(x_{φ(k)}) où φ:N→N est strictement croissante.

20Question

Quand un point ε est-il une valeur d’adhérence de (xₙ) ?

Réponse

S'il existe une sous-suite de (xₙ) qui converge vers ε.

21Question

Quelle condition caractérise une valeur d’adhérence ε par rapport aux boules ouvertes ?

Réponse

Toute boule ouverte centrée en ε contient une infinité de termes de la suite.

22Question

Que vaut la limite de toute sous-suite d’une suite convergente ?

Réponse

Elle est égale à la limite de la suite entière.

23Question

Quelle est la définition d'une suite de Cauchy dans un espace métrique ?

Réponse

Pour tout ϑ>0, il existe N tel que pour tous p,q≥N, d(xₚ,x_q)<ϑ.

24Question

Quelle propriété relie toute suite convergente à une suite de Cauchy ?

Réponse

Toute suite convergente est une suite de Cauchy.

25Question

Que devient une suite de Cauchy qui possède une valeur d’adhérence ?

Réponse

Elle converge vers cette valeur d’adhérence.

26Question

Quelle condition caractérise une partie ouverte dans un espace métrique ?

Réponse

Tout point est centre d'une boule ouverte contenue dans la partie.

27Question

Quels ensembles sont toujours ouverts dans tout espace métrique ?

Réponse

L'ensemble vide, l'espace entier et toute boule ouverte.

28Question

Que devient une réunion quelconque d'ouverts dans un espace métrique ?

Réponse

Elle est ouverte.

29Question

Que devient une intersection finie d'ouverts dans un espace métrique ?

Réponse

Elle est ouverte.

30Question

Quelles propriétés doit vérifier une famille T pour être une topologie sur E ?

Réponse

Contenir ∅ et E, stable par réunions quelconques et intersections finies.

31Question

Quelles parties contient une topologie sur un ensemble E ?

Réponse

L'ensemble vide et E.

32Question

Quelles opérations sont stables dans une topologie sur E ?

Réponse

Réunion quelconque et intersection finie.

33Question

Quels ouverts contient un espace métrique ?

Réponse

L'ensemble vide et E.

34Question

Quelles opérations préservent l'ouverture dans un espace métrique ?

Réponse

Réunion quelconque et intersection finie.

35Question

Qu'est-ce qu'un fermé dans un espace métrique ?

Réponse

Une partie dont le complémentaire est un ouvert.

36Question

Quelles opérations préservent la fermeture dans un espace métrique ?

Réponse

Intersection quelconque et réunion finie.

37Question

Qu'est-ce qu'un voisinage d'un point a ?

Réponse

Une partie contenant un ouvert auquel appartient a.

38Question

Quelle condition caractérise un voisinage V de a selon la boule ouverte ?

Réponse

V contient une boule ouverte de centre a et de rayon strictement positif.

39Question

Quand une partie est-elle ouverte ?

Réponse

Si elle est un voisinage de chacun de ses points.

40Question

Qu'est-ce que l'intérieur d'une partie A ?

Réponse

L'ensemble des points a pour lesquels A est un voisinage de a.

41Question

Quelle condition caractérise un point a dans l'intérieur de A ?

Réponse

Il existe un rayon r > 0 tel que la boule ouverte B(a,r) soit incluse dans A.

42Question

Comment se définit l'intérieur de A en termes d'ouverts ?

Réponse

C'est la réunion de tous les ouverts inclus dans A.

43Question

Quelle propriété caractérise l'intérieur de A parmi les ouverts ?

Réponse

C'est le plus grand ouvert inclus dans A.

44Question

Qu'est-ce que l'adhérence d'un ensemble A ?

Réponse

L'ensemble des points dont tout voisinage rencontre A.

45Question

Quelle condition caractérise un point adhérent à A avec une boule ouverte ?

Réponse

Toute boule ouverte centrée en ce point et de rayon positif rencontre A.

46Question

Comment s'exprime l'adhérence de A en termes de fermés ?

Réponse

C'est l'intersection de tous les fermés contenant A.

47Question

Quelle est la propriété d'une suite de points de A pour qu'un point x soit adhérent à A ?

Réponse

Il existe une suite de points de A qui converge vers x.

48Question

Quelle condition caractérise une partie A fermée avec les suites convergentes ?

Réponse

Toute suite d'éléments de A convergeant dans E a sa limite dans A.

49Question

Quelle est la définition de la frontière d'un ensemble A ?

Réponse

L'ensemble fr⁡(A)=adh⁡(A)∖int⁡(A)\operatorname{fr}(A)=\operatorname{adh}(A)\setminus\operatorname{int}(A).

50Question

Quelle relation existe-t-il entre la frontière d'une partie et celle de son complémentaire ?

Réponse

Elles sont identiques.

51Question

Quand une partie A est-elle dite dense dans E ?

Réponse

Lorsque son adhérence est égale à E.

52Question

Quelle condition caractérise une partie dense A dans E en termes de boules ouvertes ?

Réponse

Toute boule ouverte de rayon strictement positif rencontre A.

53Question

Quelle autre caractérisation d'une partie dense A dans E utilise les suites ?

Réponse

Tout point de E est limite d'une suite de points de A.

54Question

Quelle est la valeur de la distance discrète sur un ensemble E quand x=y ?

Réponse

Elle vaut 0.

55Question

Comment s'exprime la distance produit ω1\omega_1 sur KmK^m ?

Réponse

ω1(x,y)=∑i=1m∣xi−yi∣\omega_1(x,y)=\sum_{i=1}^{m}|x_i-y_i|.

56Question

Comment s'exprime la distance produit ω2\omega_2 sur KmK^m ?

Réponse

ω2(x,y)=∑i=1m∣xi−yi∣2\omega_2(x,y)=\sqrt{\sum_{i=1}^{m}|x_i-y_i|^2}.

57Question

Comment s'exprime la distance produit ω∞\omega_\infty sur KmK^m ?

Réponse

ω∞(x,y)=max⁡1≤i≤m∣xi−yi∣\omega_\infty(x,y)=\max_{1\le i\le m}|x_i-y_i|.

58Question

Quelle inégalité lie le diamètre d'une boule ou sphère de rayon r>0 ?

Réponse

Il est inférieur ou égal à 2r.

59Question

Comment se calcule la distance entre deux parties non vides A et B ?

Réponse

d(A,B)=inf⁡a∈A,b∈Bd(a,b)d(A,B)=\inf_{a\in A,b\in B}d(a,b).

60Question

Qu'est-ce qu'une suite d'éléments de E ?

Réponse

Une application de N dans E.

61Question

Quand une suite de nombres complexes converge-t-elle ?

Réponse

Si et seulement si ses suites de parties réelles et imaginaires convergent toutes les deux.

62Question

Que montrent les approximations décimales de √2 dans Q ?

Réponse

Elles forment une suite de Cauchy qui ne converge pas dans Q.

63Question

Quelle propriété a toute sous-suite d'une suite de Cauchy ?

Réponse

Elle est encore une suite de Cauchy.

64Question

Quelle propriété de bornitude possède toute suite de Cauchy ?

Réponse

Toute suite de Cauchy est bornée.

65Question

Quelles parties sont ouvertes pour la distance discrète sur un ensemble E ?

Réponse

Toutes les parties de E sont ouvertes.

66Question

Qu'est-ce que la topologie associée à une distance d sur E ?

Réponse

La collection de tous les ouverts de l'espace métrique (E,d).

67Question

Quels exemples de fermés donne-t-on dans un espace métrique ?

Réponse

Boule fermée, sphère et partie finie.

68Question

Quel type d'ensemble est la frontière de toute partie ?

Réponse

Un fermé.

69Question

Quels ensembles sont denses dans R\mathbb{R} muni de la distance usuelle ?

Réponse

Les nombres décimaux, rationnels et irrationnels.

Teste-toi avec le QCM

Teste tes connaissances avec un QCM de 51 questions sur Topologie des espaces métriques.

1. Dans un espace vectoriel normé, quelle expression définit la distance associée à la norme entre deux points xx et yy ?

2. Deux points distincts d’un ensemble muni de la distance discrète sont-ils nécessairement à distance unitaire l’un de l’autre ?

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