Boule d'un espace normé

Salut,

Est-ce que quelqu'un a une démonstration rapide de propriété suivante :

Soit $(E,N)$ un espace vectoriel normé sur $\R$. Soit $a,b \in E$ et $r,r' >0$. Alors
$$
B(a,r] = B(b,r'] \quad \text{si et seulement si } \quad \left( a = a' \text{ et } r = r' \right)
$$
La notation $B(a,r]$ c'est pour la boule fermée de centre $a$ et de rayon $r$.

Je pense qu'il y a une démonstration rapide mais avec un élève on a pas trouvé de démonstration courte. Merci d'avance !

Réponses

  • Suppose $a\neq b$ et suppose pour fixer les idées $r\leq r'$. Soit $\delta=\Vert \vec{ab}\Vert$ et $m=b+ \dfrac{r'}{\delta} \vec{ab}$. Alors $m\in B(b,r']\setminus B(a,r]$. On a démontré $a=b$.
    Je te laisse démontrer $r=r'$.
  • Hum oui, je retrouve un peu la construction que l'on a fait. Mais je vois que c'est plus rapide dans le sens que tu proposes. En gros, on a d'abord prouvé que $r=r'$ et ensuite $a =a'$.

    Pour $r=r'$. On a établi les choses suivantes : Soit $a \in E$ et $r >0$.

    1. Pour tout $x,y \in B(a,r]$, on a : $N(x-y) \leq 2r$ (inégalité triangulaire en passant par $a$).
    2. Il existe $x,y \in B(a,r]$ tel que $N(x-y) = 2r$.

    Pour le $2$. On a pris un vecteur $u \in E$ non nul et on a posé $u(\epsilon) = \epsilon \frac{u}{N(u)}$. On pose $x = a+u(r)$ et $y = a+u(-r)$. Et on vérifie que $x,y$ conviennent.

    3. Si $B(a,r] \subset B(a',r']$ alors $r \leq r'$.

    Là on prend $x,y$ fournit par le point $2$ pour la boule $B(a,r]$. Et on dit que $x,y \in B(a',r']$. On obtient : $2r = N(x-y) \leq 2r'$ (par $1$ pour la boule $B(a',r']$ (ouhais bon c'est inégalité triangulaire)).

    Et ensuite, on a fait comme tu as dis.

    Mais si on fait d'abord $a = a'$ et ensuite $r=r'$ c'est un peu plus court ! merci
  • Ça me semble nettement plus facile de commencer par prouver $a=b$. L'idée est toute bête : on se restreint à une droite contenant $a$ et $b$, et on est en dimension $1$ où le problème devient trivial.

    Sinon : "on a d'abord prouver prouvé", ne pas confondre infinitif et participe passé. JLT avait déjà corrigé une faute semblable dans ton premier message.
    Un moyen d'éviter ces fautes : remplacer le verbe du 1er groupe par un verbe d'un autre groupe, par exemple prouver par établir. Tu n'écrirais pas "on a d'abord établir", n'est-ce pas ?
  • Oui oui GBZM, en plus je connais la règle (depuis tout petit) mais je ne l'applique pas toujours !!!
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