Compacité => homéomorphisme

Bonjour,
Je suis tombé sur cet exercice dans un cours introductif à la topologie, et je n'ai pas su le résoudre.

Soit $f : X\to Y$ une fonction continue bijective, on suppose $X$ compact et $Y$ séparé. Montrer que $f$ est un homéomorphisme".

J'ai déjà réussi (ce n'est pas un exploit) à montrer que $Y$ est compact, ce qui permet sûrement de simplifier la question. J'ai réussi (à nouveau, ce n'est pas compliqué, mais je n'ai vraiment pas fait grand chose, juste le début du début) aussi à montrer que c'était équivalent à montrer que pour tout ouvert $U$ de $X$, l'image directe de $U$ est un ouvert de $Y$.
Je n'ai pas fait grand chose et comme je ne m'y connais pas en topologie, je n'ai pas trouvé plus que ça.
Pourriez-vous me donner une indication ?
Merci.

Réponses

  • C'est aussi équivalent à montrer que l'image d'un fermé de $X$ est fermée dans $Y$ (et dans un espace séparé, une partie compacte est fermée).
  • Les sous-espaces compacts d'un compact sont les fermés
  • Merci, avec cette caractérisation des sous-espaces compacts, j'ai trouvé ! Il ne me reste plus qu'à l'établir
  • Tu peux aussi chercher à le faire directement en montrant que $g:Y\to X$ la réciproque de $f$ est continue. Soit $a\in Y$ et un ouvert $U\ni g(a)$. Suppose qu'il "y a des $x$ arbitrairement proches de $a$" tels que $g(x)\notin U$. Considère "une valeur d'adhérence" de ces $x$, etc..
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • D'une manière générale une application bijective continue fermée ou ouverte est un homéomorphisme.

    L'hypothèse importante est aussi ici la séparation de l'espace d'arrivée sans quoi un compact ne pourrait être fermé.

    Prendre $E = \{0, 1\}$ muni de la topologie discrète, $\{1\}$ est compact mais non fermé.
  • Bonjour Algèbre
    Algèbre a écrit:
    Prendre $E=\{0,1\}$ muni de la topologie discrète, est compact mais non fermé.

    Ne voulais-tu pas prendre la topologie grossière qui ici n'est pas séparée alors que la topologie discrète est. toujours séparée
    Alain
  • @algebre la question de maxtimax était de prouver la fermeture (ou l'ouverture) de sa bijection.
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  • Si AD tu a raison.

    @Christophe c : je faisais la remarque de séparation qui est importante en topologie générale. C'était un petit plus pour notre ami.
  • Merci pour la précision. Une question pourquoi dans la littérature anglo-saxonne ils omettent systématiquement le côté séparé. Je ne comprend pas. Y a une notion de pré compact?
  • @Boble : en français on appelle quasi-compact un espace topologique qui vérifie la propriété de Borel-Lebesgue, et compact un quasi-compact qui est séparé.
    En anglais, quasi-compact se dit "compact", et compact se dit "compact Hausdorff".
    Du coup cette variance de terminologie n'est pas sans poser de problèmes, certains théorèmes sont vrais en anglais et faux en français. Il faut bien faire attention de quoi on parle...
  • Merci pour la réponse
  • :-D je me croyais réellement devenu fou et téléporté dans la 4e dimension, entre le "merci" de boble alors qu'il n'a pas posté avant et la question d'un certain ... maxtimax.

    Et puis j'ai regardé les dates. On mesure la vitesse de progression de max entre il y a 3 ans et aujourd'hui, mais pour boble, je n'ai pas la solution :-S



    Pour Boble: les topologies quasi-compactes, non compactes, c'est à dire non séparées sont intéressantes dans pas mal de domaines. Par exemple, tu as un fil qui cause de topologie de Zariski en ce moment. Si tu vas u voir, tu peux revenir avec l'exercice:

    1/ Quel autre mot qualifie souvent un anneau dont la Zariski est quasi-compacte?
    2/ Même question avec séparé.
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  • christophe c écrivait:
    >
    > 1/ Quel autre mot qualifie souvent un anneau dont la Zariski est quasi-compacte?

    Salut Christophe. Je sèche. Commutatif ?
  • Christophe : Oula :-D je ne me souvenais plus avoir posé cette question.
    ça fait du bien aux chevilles disons ;-)
  • @max: t'as vu ça? C'est impressionnant!!

    @GBZM: j'ai écrit tellement vite, que j'ai rajouté "souvent" exprès parce que je pensais à noethérien en un dixième de seconde, puis j'ai hésité. Mais maintenant que tu me demandes, je vais bien entendu y réfléchir!!
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  • AAAAAhhhhh mais que jsuis bête, tout anneau commutatif a une Zariski quasi-compact, c'est probablement ça que tu voulais suggérer, mais il va falloir que je passe quelques instants à faire l'exercice :-D
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  • Il suffit*** de prouver que si pour tout premier $P$, il existe $a\in D$ tel que $a\notin P$ alors il existe une partie finie $F$ incluse dans $D$ telle qu'aucun premier $P$ ne soit tel que $F\subset P$.

    Or les annelistes (alias les gens pour qui les anneaux sont routines) trouvent que c'est évident. Pour les autres, prendre l'idéal engendré par $D$ et le prolonger en un idéal maximal (qui sera premier). Et si pas possible blabla (axiome du choix utilisé soit dit en passant).

    *** pour moi, mais je suis cruel, je ferai un deuxième post.
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • @christophe c et aussi les ouverts quasi-compacts sont exactement les $D(a)$.
  • Plutôt les réunions finies de $D(a)$.
  • Hmmm. Mince, je croyais que c'était les $D(a)$.
  • Tu es sûr Champ-Pot-Lion? Si $A$ est un anneau noetherien, $\mathrm{Spec}(A)$ est un espace noetherien, dont tous les ouverts sont quasi-compacts, et il y a des ouverts qui ne sont pas principaux (n'importe quel ouvert non affine). Par exemple $X = \mathrm{Spec}(\mathbb{C}[x,y])$ et son ouvert $X \setminus \{(x,y)\}$.

    EDIT: ah, ben doublé par GaBuZoMeu :P
  • Chat-maths, j'ai cru n'importe quoi.
  • Je fais un post soigné pour les lecteurs béotiens.

    1/ D'après l'autre fil, $D(a):=$ l'ensemble des idéaux premier $P$ tels que $a\notin P$.

    2/ J'appelle prétopologie, n'importe quel ensemble.

    3/ J'appelle espace de la prétopologie $X$ la réunion des éléments de $X$.

    4/ Soit $E$ un ensemble et $X$ un prétopologie dont l'espace est $E$. Alors l'ensemble des réunions d'intersections finies d'éléments de $X$ est une topologie sur $E$, notée "topologie engendrée par $X$"

    5/ Soit $A$ un anneau commutatif. Je note $X:=$'ensemble des $D(a)$ quand $a$ parcrout $A$. La topologie que $X$ engendre sur $Spec(A)$ (qui est l'ensemble des idéaux premiers de $A$) s'appelle "topologie de "Zariski" sur $A$

    6/ Théorème général: soit $E$ : pour tout $X$ ayant comme espace $E$, $X$ est quasi-compact sur $E$ ssi la topologie sur $E$ engendré par $X$ est elle-même quasi-compacte

    7/ C'est à cause de (6) que j'ai fait un WLOG dans mon post précédent, MAIS:

    8/ Comme pour tout idéal premier $P$, il y a équivalence entre:

    8.1/ $a\notin P$ et $b\notin P$
    et
    8.2/ $ab\notin P$

    il suit qu'il n'y a pas besoin de passer par les intersections finies, car des intersections finies de $D(a)$'s sont des $D(a)$.

    9/ Il suit de 8 que mon WLOG est trivialement légitime

    10/ Je laisse aux lecteurs le soin de prouver (6) en exercice. (Axiome du choix à utiliser)

    11/ Précision: "être quasi-compact sur" a un sens sans avoir besoin de tenir compte du fait que la prétopologie est une topologie.
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