Topologie engendrée par une application

Bonjour à tous,
Je planche depuis un moment sur un exercice que je ne parviens pas à résoudre. Voilà l'énoncé :

Soient $X$ un ensemble et $\alpha : \mathcal{P}(X) \rightarrow \mathcal{P}(X) $ une application vérifiant les propriétés suivantes.
  1. $\alpha (X) = X$
  2. pour tout $A \in \mathcal{P}(X) $, $\alpha (A) \subset A$
  3. pour tout $A \in \mathcal{P}(X) $, $(\alpha \circ \alpha ) (A) = \alpha ( A)$
  4. pour tous $A,B \in \mathcal{P}(X) $, $\alpha (A \cap B) = \alpha (A) \cap \alpha (B)$
Montrer que l'ensemble $\mathcal{T} = \{ \alpha (A) ; A \in\mathcal{P}(X) \} $ est une topologie sur $X$ telle que pour tout $A \in \mathcal{P}(X)$, $\overset{\circ}{A} = \alpha (A)$.

Je n'arrive pas à montrer qu'une réunion quelconque d'éléments de $\mathcal{T}$ est dans $\mathcal{T}$. Quant à la dernière condition sur l'intérieur, je n'y suis pas encore. Je vous remercie pour votre aide.

Réponses

  • Quelques petits truc qui pourraient t'être utiles :
    1) $\alpha$ est croissante.
    2) $\mathcal T=\{ A\in \mathcal P(X) \mid \alpha(A)=A\}$.
  • Bonsoir GaBuZoMeu, je ne vois vraiment pas pourquoi l'application $\alpha$ est croissante.
  • Utilise 4.
  • Ok c'est bon : $A \subset B \Rightarrow A \cap B = A \Rightarrow \alpha (A \cap B)= \alpha (A) = \alpha (A) \cap \alpha (B) \Rightarrow \alpha (A) \subset \alpha (B) $
  • Je sèche. GaBuZoMeu, me conseilles-tu de persévérer ou est-ce vraiment difficile? édit : je pose aussi la question à d'autres connaissant la réponse.
  • Eureka je crois! En utilisant tes aides : Soit $(A_i)_{i\in I}$ une famille d'éléments de $\mathcal{T}$. Alors $\alpha ( \bigcup_{i\in I} A_i ) \subset \bigcup_{i\in I} A_i $ d'une part, et d'autre part, pour tout $j \in I$, $A_j = \alpha (A_j) \subset \alpha (\bigcup_{i\in I} A_i)$, d'où l'inclusion réciproque et l'égalité entre les deux ensembles. Il me reste à prouver ta deuxième indication, ce qui résoudra également la question sur l'intérieur.
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