Flashcards : Topologie et espaces métriques (78 cartes)

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1Question

Quelles propriétés caractérisent une topologie sur un ensemble E ?

Réponse

Elle contient ∅ et E, et est stable par intersection finie et réunion quelconque.

2Question

Comment caractérise-t-on un fermé dans un espace topologique ?

Réponse

C’est une partie dont le complémentaire est ouvert.

3Question

Quelle condition définit un voisinage de a ?

Réponse

Il contient un ouvert U tel qu'a ∈ U ⊂ V.

4Question

Quelles propriétés définissent une distance sur un ensemble EE ?

Réponse

Elle est positive, sépare les points, est symétrique et vérifie l’inégalité triangulaire.

5Question

Quelle inégalité triangulaire vérifie toute distance ?

Réponse

d(x,y)≤d(x,z)+d(z,y)d(x,y) \le d(x,z)+d(z,y)

6Question

Quelle condition caractérise les points d’une boule ouverte de centre aa et de rayon r>0r>0 ?

Réponse

d(a,x)<rd(a,x)<r

7Question

Comment caractériser la topologie induite par une distance autour de chacun de ses points ?

Réponse

Chaque point possède une boule ouverte de rayon strictement positif incluse dans sa partie.

8Question

Quelles propriétés possède un espace métrique concernant ses boules et la séparation ?

Réponse

Les boules ouvertes sont ouvertes, les boules fermées sont fermées et l’espace est séparé.

9Question

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

Réponse

Le plus grand ouvert contenu dans A.

10Question

Quels points appartiennent à l’adhérence d’une partie A ?

Réponse

Les points dont tout voisinage rencontre A.

11Question

Comment caractériser l’adhérence de A parmi les fermés qui la contiennent ?

Réponse

C’est le plus petit fermé contenant A.

12Question

Comment définit-on la distance induite sur un sous-espace métrique F ?

Réponse

C’est la restriction à F×FF\times F de la distance de E.

13Question

Quelle condition caractérise une partie D ouverte dans F ?

Réponse

Il existe un ouvert A de E tel que D=A∩FD=A\cap F.

14Question

Dans un espace séparé, quelle condition caractérise la convergence de (un)(u_n) vers ll ?

Réponse

Tout voisinage de ll contient tous les termes de la suite à partir d’un certain rang.

15Question

Dans un espace métrique, quelle limite caractérise la convergence de (un)(u_n) vers ll ?

Réponse

La distance d(un,l)d(u_n,l) tend vers 00.

16Question

Dans un espace métrique, quand aa appartient-il à l’adhérence de AA ?

Réponse

Lorsqu’une suite d’éléments de AA converge vers aa.

17Question

Qu’est-ce qu’une valeur d’adhérence d’une suite ?

Réponse

Un point dont tout voisinage contient des termes de la suite d’indices arbitrairement grands.

18Question

Comment caractériser la continuité de ff en aa par les voisinages ?

Réponse

Pour tout voisinage VV de f(a)f(a), il existe un voisinage UU de aa tel que f(U∩Df)⊂Vf(U\cap D_f)\subset V.

19Question

Comment caractériser la continuité topologique par les ouverts ?

Réponse

L’image réciproque de tout ouvert est ouverte.

20Question

Quand deux distances sur un même ensemble sont-elles topologiquement équivalentes ?

Réponse

Lorsqu’elles induisent la même topologie.

21Question

Quand deux distances sur un même ensemble sont-elles équivalentes ?

Réponse

Lorsque chacune est majorée par un multiple constant de l’autre.

22Question

Comment caractériser la continuité uniforme d’une application ?

Réponse

Pour tout ε>0\varepsilon>0, un même α>0\alpha>0 convient à toutes les paires de points.

23Question

Comment décrire la topologie produit de plusieurs espaces topologiques ?

Réponse

Elle est constituée des réunions d’ouverts élémentaires, produits d’ouverts de chaque facteur.

24Question

Quelle condition définit une suite de Cauchy dans un espace métrique ?

Réponse

Pour tout ε>0\varepsilon>0, il existe NN tel que p,q≥Np,q\ge N entraîne d(up,uq)<εd(u_p,u_q)<\varepsilon.

25Question

Quand un espace métrique est-il complet ?

Réponse

Lorsque toute suite de Cauchy y converge.

26Question

Dans un espace métrique complet, quand un sous-espace est-il complet ?

Réponse

Lorsqu’il est fermé dans l’espace ambiant.

27Question

À quelles conditions un espace topologique est-il compact ?

Réponse

Il est séparé et tout recouvrement ouvert admet un sous-recouvrement fini.

28Question

Que garantit la compacité pour une suite décroissante de fermés non vides ?

Réponse

Leur intersection est non vide.

29Question

Quel critère séquentiel caractérise la compacité d’un espace métrique ?

Réponse

Toute suite admet une sous-suite convergente.

30Question

À quelles conditions une partie de ℝⁿ est-elle compacte ?

Réponse

Elle est fermée et bornée.

31Question

Quand un espace topologique est-il connexe ?

Réponse

Lorsqu’il ne peut pas être partitionné en deux ouverts non vides disjoints.

32Question

Que devient l’image continue d’une partie connexe ?

Réponse

Elle est connexe.

33Question

Quelles sont exactement les parties connexes de $\mathbb{R}$ ?

Réponse

Les intervalles.

34Question

Quelle propriété distingue une norme d’une semi-norme concernant son noyau ?

Réponse

Son noyau est réduit au vecteur nul.

35Question

Quelle relation d’homogénéité vérifie une norme NN ?

Réponse

N(αx)=∣α∣N(x)N(\alpha x)=|\alpha|N(x).

36Question

Quelle inégalité triangulaire vérifie une norme NN ?

Réponse

N(x+y)≤N(x)+N(y)N(x+y)\leq N(x)+N(y).

37Question

Quelle famille de parties constitue la topologie discrète sur E ?

Réponse

L’ensemble des parties de E, noté P(E).

38Question

Quelle famille définit la topologie grossière sur E ?

Réponse

La famille {∅, E}.

39Question

À quelle condition une partie A est-elle ouverte ?

Réponse

Elle est un voisinage de chacun de ses points.

40Question

Quand un espace topologique est-il séparé ?

Réponse

Lorsque deux points distincts possèdent des voisinages disjoints.

41Question

Quelle propriété une isométrie entre espaces métriques préserve-t-elle ?

Réponse

Elle préserve les distances.

42Question

Comment définit-on le diamètre d’une partie non vide AA ?

Réponse

La borne supérieure des distances entre deux points de AA.

43Question

À quelle condition une partie métrique est-elle bornée selon son diamètre ?

Réponse

Elle est vide ou son diamètre est fini.

44Question

Comment exprimer la frontière de A à l’aide de son adhérence et de son intérieur ?

Réponse

L’intersection de son adhérence et du complémentaire de son intérieur.

45Question

À quelle condition une partie A est-elle dense dans E ?

Réponse

Son adhérence est E.

46Question

Qu’est-ce qui caractérise un point isolé de F ?

Réponse

Un voisinage V vérifie F ∩ V = {a}.

47Question

Comment obtenir une boule ouverte de F à partir d’une boule de E ?

Réponse

En intersectant la boule ouverte correspondante de E avec F.

48Question

Quelle condition caractérise une partie D fermée dans F ?

Réponse

Il existe un fermé A de E tel que D=A∩FD=A\cap F.

49Question

Dans un espace métrique, quelle propriété caractérise une partie fermée ?

Réponse

Toute suite convergente de ses éléments a sa limite dans cette partie.

50Question

Quelle caractérisation métrique exprime la continuité de ff en aa ?

Réponse

Pour tout ε>0\varepsilon>0, il existe α>0\alpha>0 tel que d(a,x)<αd(a,x)<\alpha entraîne δ(f(a),f(x))<ε\delta(f(a),f(x))<\varepsilon.

51Question

Quelles propriétés définissent un homéomorphisme ?

Réponse

C’est une bijection continue dont la réciproque est continue.

52Question

Quelle inégalité vérifie une application kk-lipschitzienne ?

Réponse

δ(f(x),f(x′))≤k d(x,x′)\delta(f(x),f(x'))\leq k\,d(x,x').

53Question

Quelle propriété possède un produit fini d’espaces topologiques séparés ?

Réponse

Il est séparé.

54Question

Quelle distance sur des espaces métriques induit la topologie produit ?

Réponse

δ0(x,y)=sup⁡idi(xi,yi)\delta_0(x,y)=\sup_i d_i(x_i,y_i)

55Question

Quelles autres distances induisent la topologie produit sur des espaces métriques ?

Réponse

Les distances somme et euclidienne.

56Question

Dans Rn\mathbb{R}^n, quelle condition caractérise un voisinage d’un point ?

Réponse

Il contient un pavé ouvert centré en ce point.

57Question

Quelle propriété possède toute suite convergente ?

Réponse

Elle est de Cauchy.

58Question

Quelle propriété possède toute suite de Cauchy ?

Réponse

Elle est bornée.

59Question

Que devient toute valeur d’adhérence d’une suite de Cauchy ?

Réponse

Elle est la limite de la suite.

60Question

Combien de valeurs d’adhérence une suite de Cauchy peut-elle avoir au maximum ?

Réponse

Une seule.

61Question

Que vaut l’intersection de fermés décroissants non vides de diamètres tendant vers zéro, dans un espace complet ?

Réponse

Elle est réduite à un point.

62Question

Quand une partie est-elle compacte ?

Réponse

Lorsque le sous-espace qu’elle définit, muni de la topologie induite, est compact.

63Question

Quel est le statut d’une partie compacte dans un espace topologique séparé ?

Réponse

Elle est fermée.

64Question

Quelles sont les parties compactes d’un espace compact ?

Réponse

Exactement ses parties fermées.

65Question

Que devient l’image continue d’un espace compact dans un espace séparé ?

Réponse

Elle est compacte.

66Question

Que peut-on affirmer de toute partie compacte d’un espace métrique concernant son bornage ?

Réponse

Elle est bornée.

67Question

Quelle propriété de complétude possède tout espace métrique compact ?

Réponse

Il est complet.

68Question

Quel est le statut du produit fini d’espaces métriques compacts ?

Réponse

Il est compact.

69Question

Que possède toute partie infinie et bornée de ℝⁿ ?

Réponse

Au moins un point d’accumulation.

70Question

Qu’est-ce qu’un domaine dans un espace topologique ?

Réponse

Une partie ouverte et connexe.

71Question

Qu’est-ce qu’un continu dans un espace topologique ?

Réponse

Une partie fermée et connexe.

72Question

Quelle propriété caractérise la connexité via les fonctions vers $\{0,1\}$ ?

Réponse

Toute fonction continue à valeurs dans $\{0,1\}$ est constante.

73Question

Quelles propriétés une semi-norme vérifie-t-elle ?

Réponse

L’homogénéité et l’inégalité triangulaire.

74Question

Qu’est-ce qu’un espace vectoriel normé ?

Réponse

Un espace vectoriel muni d’une norme.

75Question

Quelle fonction est une norme sur K\mathbb{K} ?

Réponse

La valeur absolue.

76Question

Quelle norme usuelle sur Kn\mathbb{K}^n additionne les valeurs absolues des coordonnées ?

Réponse

La somme des valeurs absolues des coordonnées.

77Question

Quelle norme usuelle sur Kn\mathbb{K}^n prend le maximum des valeurs absolues des coordonnées ?

Réponse

Le maximum des valeurs absolues des coordonnées.

78Question

Quelles parties de R\mathbb{R} sont compactes ?

Réponse

Les parties fermées et bornées.

Teste-toi avec le QCM

Teste tes connaissances avec un QCM de 33 questions sur Topologie et espaces métriques.

1. Une famille de parties de EE contient ∅\varnothing et EE, est stable par intersections finies et par réunions quelconques. Comment la qualifier ?

2. Dans un espace topologique, une partie AA n’est ni ouverte ni fermée. Que peut-on conclure au sujet de son complémentaire ?

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