Union quelconque d'intersection finies

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chombier
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Union quelconque d'intersection finies

par chombier » 28 Jan 2019, 12:01

Bonjour,
Je me pose une question et je ne trouve pas la réponse. Une histoire de topologie engendrée.

est un ensemble non vide et est un ensemble de parties de . La topologie engendrée par est la plus petite topologie sur contenant , c'est aussi l'intersection de toutes les topologies de contenant . On la note

On peut l'obtenir comme ceci : (on parle de fermeture par intersection finie et de fermeture par union quelconque)
Soit l'ensemble des intersections finies d'éléments de .
est alors une base de topologie de et
est l'ensemble des unions quelconques d'éléments de .

Ma question est la suivante : que se passe-t-il si on inverse les deux opérateurs de fermetures ? Si l'on pose :
Soit l'ensemble des unions quelconques d'éléments de
soit l'ensemble des intersections finies d'éléments de .

Mon intuition me dit que et ne sont pas égaux. Et qu'on doit donc trouver un exemple où ces deux ensembles ne sont pas égaux (dans la droite réelle par exemple). Il est même possible que l'un des deux soit inclus dans l'autre. En fait je n'en ai pas grande idée...

Si quelqu'un a envie de se pencher un peu sur la question... Je suis très curieux !

Merci d'avance :) :)
Modifié en dernier par chombier le 17 Fév 2020, 13:40, modifié 4 fois.



aviateur

Re: Fermeture par union dénombrable puis intersection quelco

par aviateur » 28 Jan 2019, 15:42

Bjr
Si tu prends X={1,2,3} et A={{1},{2}} regardes ce que ça donne.

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Re: Fermeture par union dénombrable puis intersection quelco

par chombier » 28 Jan 2019, 18:14

aviateur a écrit:Bjr
Si tu prends X={1,2,3} et A={{1},{2}} regardes ce que ça donne.

Bonsoir,

(on conviens que )





Je trouve la même chose dans les deux cas

Skullkid
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Re: Fermeture par union dénombrable puis intersection quelco

par Skullkid » 28 Jan 2019, 18:44

Bonsoir, de mon côté j'ai plutôt l'impression que les deux façons de faire sont équivalentes, vu qu'on peut toujours distribuer les intersections sur les unions. Et sauf erreur, vu que les intersections sont finies, il n'y a pas à se soucier de subtilités genre axiome du choix.

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Re: Fermeture par union dénombrable puis intersection quelco

par chombier » 17 Fév 2020, 13:40

En utilisant la distributivité. On peut montrer l'inclusion dans un sens, c'est à dire qu'une intersection finie d’unions peut toujours s’érire comme union d’intersections finies.

En posant (c'est à dire que si alors ) :





Avec ces formules je vais montrer la première affirmation : une intersection finie d’unions peut toujours s’érire comme union d’intersections finies

Soit A une intersection finie d'unions quelconques.



On a bien mis A sous la forme d'une union quelconque d'intersections finies (ici )

Je pense que la réciproque est fausse, mais je ne trouve pas de contre-exemple.

--
C'est ce poly qui m'a donné la bonne piste : https://www-fourier.ujf-grenoble.fr/~de ... ftimie.pdf, exercice 1 page 103 :
"une intersection finie d’unions peut s’écrire comme union d’intersections finies"

tournesol
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Re: Union quelconque d'intersection finies

par tournesol » 18 Fév 2020, 11:54

l'inclusion de D dans s(A) est évidente .
D contient A , et la topologie s(A) est stable par union qcq et par intersection finie .

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Re: Union quelconque d'intersection finies

par chombier » 18 Fév 2020, 13:51

tournesol a écrit:l'inclusion de D dans s(A) est évidente .
D contient A , et la topologie s(A) est stable par union qcq et par intersection finie .

En effet, merci de le préciser (et merci de m'avoir lu, ainsi que pour la réponse) !
Je m'en suis rendu compte après... mais j'aime bien cette démonstration quand même.

L'inclusion dans l'autre sens (si elle existe) est bien moins évidente. Je cherche un contre exemple.

En tout cas la première démonstration ne s'adapte pas :

Soit A est une union quelconque d'intersection finies :

, avec , autrement dit


En posant (c'est à dire que si alors ) :



Le facteur bloquant est que évidemment, X n'est pas un ensemble fini ! Je n'ai donc pas réussi à écrire A comme une intersection finie d'unions quelconques.

GaBuZoMeu
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Re: Union quelconque d'intersection finies

par GaBuZoMeu » 18 Fév 2020, 14:07

Un exemple d'union d'intersections finies qui ne peut pas s'écrire comme intersection finie d'unions :

Dans , considérons la famille des parties est un entier naturel et un entier tel que . Alors



mais n'est pas une intersection finie d'unions d' (laissé en exercice).

Edit : oubli corrigé.
Modifié en dernier par GaBuZoMeu le 18 Fév 2020, 19:32, modifié 1 fois.

tournesol
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Re: Union quelconque d'intersection finies

par tournesol » 18 Fév 2020, 16:55

Bonjour ,
n'est pas défini mais c'est peut être sans incidence.
A priori on obtient

tournesol
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Re: Union quelconque d'intersection finies

par tournesol » 18 Fév 2020, 17:36

Si on remplace n+1 par n dans la définition de , ce contre exemple est magnifique .
Si est inclus dans une intersection d'union de , alors est inclus dans chaque union de .
Chacune de ces unions contient pour chaque n au moins n-1 couples d'abscisse n et d'ordonnée strictement positive .
Avec N intersections de telles unions , on éliminera pas tous les couples d'ordonnée strictement positive lorsque n est supérieur ou égal à n+2 .
Donc ne peut pas être recouvert par une intersection d'union de

GaBuZoMeu
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Re: Union quelconque d'intersection finies

par GaBuZoMeu » 18 Fév 2020, 19:37

Il est tout aussi magnifique quand on corrige l'oubli. J'avais dans un premier temps fait varier p jusqu'à n, mais il y a un petit souci avec ce qui se passe pour n = 0. Une intersection sur une famille vide, c'est normalement tout l'ensemble dans lequel on travaille, soit NxN. C'est pourquoi je suis passé à n+1.

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Re: Union quelconque d'intersection finies

par chombier » 18 Fév 2020, 22:07

Alors, je vais essayer de bien détailler (je sais que mon formalisme est un peu lourdingue mais ça m'aide, surtout si je dois me relire un jour).

On a :



On pose

Supposons (absurde) que soit une intersection finie d'unions quelconques d'élements de .
Alors cet ensemble peut s'écrire
et est une union quelconque d'éléments de

Ainsi, ,
,

Pour tout entier naturel , contient au moins n couples d'absisse et d'ordonnée non nulle (en fait, il en contient soit , soit )

Interessons nous aux couples d'abscisse

Chaque contient au moins couples d'absisse et d'ordonnée non nulle.
Or des , on en a , donc il restera au moins deux couples (vu la forme des )
Impossible qu'il ne reste que . Contradiction.

Merci pour ce très bel exemple !!! ;)
Modifié en dernier par chombier le 19 Fév 2020, 18:33, modifié 1 fois.

tournesol
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Re: Union quelconque d'intersection finies

par tournesol » 19 Fév 2020, 18:20

Merci à GaBuZoMeu mais aussi merci à toi de nous avoir sensibilisé à ce pb .
J'ai appris la topologie engendrée il y a 45 ans mais je ne m'étais jamais posé cette question .
J'ai beaucoup apprécié cette problématique et je suis très satisfait d'avoir eu cette élégante réponse .

 

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