fermés emboîtés

Bonjour,

J'aimerais être certain de ceci : Avec un espace complet E et une suite u décroissante (pour l'inclusion) de fermés non-vides de E, l'intersection des termes de u est non-vide. Le théorème des fermés emboîtés propose le même résultat (et même un peu plus), mais demande cette autre hypothèse : La suite des diamètres converge vers 0. Il me semble qu'on peut s'en passer, si on désire ce seul résultat : l'intersection des fermés est non-vide. Cela paraît naturel, et possible à prouver avec le lemme de Zorn (la démonstration à laquelle je pense n'est pas si évidente, il s'agit de choisir un ensemble ordonné adéquat, et ce ne serait pas un ensemble de suites et de bouts de suites, bien qu'un tel serait évoqué). Pourtant, je ne trouve nulle part cette version du théorème. Quelqu'un saurait-il me dire si ce résultat est connu, plutôt inédit, à prouver, possible à contredire... Merci d'avance pour vos réponses.

Réponses

  • Je n'ai pas compris ta question. Tu veux prouver quel énoncé ?
  • En plus ton premier énoncé est faux : la suite des $|n, +\infty[$ est une suite décroissante de fermés non vide de l'espace complet $\mathbb R$, pourtant leur intersection est vide. L'hypothèse de décroissance des diamètres vers $0$ est essentielle. Ou alors tu confonds avec le théorème des compacts emboîtés, où on demande que la suite soit constituée de compacts.
  • Merci Poirot, vous avez très bien répondu à mon problème. Le sujet est déjà clos. Je m'étais rendu compte que mon idée de preuve n'était pas valable, mais je ne réussissais pas à trouver de contre-exemple (je cherchais plutôt une preuve de ce que je voulais). Je m'en veux un peu, car au final, mon erreur était plutôt évidente.
  • Tout de même, je me demande. Si on ajoute l'hypothèse que les diamètres sont bornés, ça ne pourrait pas marcher ?
  • $\bullet $ Dans un espace métrique, une suite décroissante de parties compactes non vides a une intersection non vide, réduite à un singleton si le diamètre des compacts tend vers 0.

    $\bullet$ Dans un espace métrique complet, une suite décroissante de parties bornées, fermées et non vides, dont le diamètre tend vers 0, a pour intersection un singleton.

    $\bullet $ Mais dans un espace métrique, même complet, une suite décroissante de parties bornées, fermées et non vides peut avoir une intersection vide, même si ce sont des parties convexes d'un espace vectoriel normé.

    Bonne journée, avec bruine.
    Fr. Ch.
    02/07/2017
  • En fait, si on munit $\mathbb{R}$ de la distance discrète (si $x \neq y$, $d(x, y)$ vaut $1$), le contre-exemple de Poirot reste valable. En effet, un espace muni de la distance discrète est complet, toutes ses parties sont fermées, et celles qui contiennent deux éléments ou plus sont de diamètre $1$. Il faut donc rajouter une hypothèse, et d'ailleurs, je travaille avec des algèbres de Banach. Je serais donc intéressé par une preuve de cet énoncé, ou un contre-exemple : Quelque soient l'espace de banach $E$ et la suite décroissante (pour l'inclusion) $(F_n)_{n \in \mathbb{N}}$ de fermés non-vides de $E$, $\exists M \in \mathbb{R} : \forall n \in \mathbb{N} : \forall (x, y) \in (F_n)^2 : d(x, y) \le M$ implique $\bigcap_{n \in \mathbb{N}} F_n \neq \emptyset$. C'est vrai si $E$ est un espace vectoriel normé de dimension finie (car la suite évoquée est alors une suite de compacts), mais en ce qui concerne les autres cas ?

    En réalité, je bloque sur un résultat donné comme étant évident. Soit $A$ une algèbre de Banach, si est $I$ un idéal propre de $A$, la surjection canonique de $A$ vers $A/I$ est de norme $1$. Il est évident qu'il s'agit d'une application linéaire continue dont la norme est majorée par $1$. Mais pourquoi cette norme vaudrait-elle $1$ dans tous les cas ? J'avoue que je ne sais pas, mais je crois pouvoir le prouver si l'énoncé que j'ai proposé est vrai.
  • Si les diamètres sont bornés on a affaire à des compacts (dans un evn de dimension finie). Comme l'a dit Chaurien, c'est faux en général.
  • Je n'avais pas vu le dernier message avant d'envoyer le mien. Ainsi, dans un espace métrique, même complet, une suite décroissante de parties bornées, fermées et non vides peut avoir une intersection vide, même si ce sont des parties convexes d'un espace vectoriel normé. Vous avez sans doute un exemple Chaurien ? ça m'intéresserait.
  • C'est lié à ce que nous avons vu dans le fil :
    http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?4,1485992,1487390#msg-1487390
    un exemple de distance non atteinte d'un point à un hyperplan fermé dans un espace normé complet, traité dans :
    - Roger Cuculière, Deux contre-exemples pour le prix d'un seul, Quadrature n°29 (juillet-août-septembre 1997)
    - <https://www.ilemaths.net/sujet-element-de-norme-minimale-140629.html&gt; 26-05-07
    Si besoin est on en reparle tantôt.
    Fr. Ch.
  • Ok, merci pour les réponses et la référence. Quant problème d'origine que j'ai évoqué, je pense pouvoir facilement lui trouver une solution. Si j'avais réfléchi deux secondes de plus, je me serais rendu compte que le résultat que je voulais est inutile. Donc au final, tout est réglé.
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