Partie compacte non fermée

Bonsoir,

Je sais qu'une partie compacte d'un espace topologique séparé est fermée. Afin de souligner l'importance de l'hypothèse "séparé", quelqu'un aurait-il un exemple simple de partie compacte d'un espace topologique (non séparé donc) qui n'est pas fermée ?

Réponses

  • Bien sûr, il y en a des myriades.
    Le plus trivial est le suivant : prend un espace à $2$ points $\{a,b\}$ muni de la topologie grossière. Alors $\{a\}$ est compacte, mais elle n'est pas fermée car $\{b\}$ n'est pas ouverte.
  • Merci beaucoup, super simple mais bien trouvé (:P)
  • Salut
    @Maxtimax, pourquoi $\{a\}$ est compact ?

    Merci.
  • @babsgueye : tu revois la définition de "compact", et tu vérifies que tout singleton (avec l'unique topologie qu'on peut mettre dessus) satisfait cette définition.
  • J'ai vu la définition, mais mon problème c'est avec la ''séparation''.?
  • Quel problème ? Montrer que la topologie du singleton est séparée ? :-D
  • @babsgueye :

    Posons $E=\{a\}$.

    Vérifie que : $\forall (x,y)\in E^2, (x\neq y)\implies (...)$

    Vu que la partie à gauche de l'implication est toujours fausse...
  • Ok je me suis couché un peu trop tard, mais mon problème avec la non séparation persiste (du fait que le critère de séparation est dans la définition de la compacité). Je doute qu'on puisse trouver un exemple sans la topologie grossière et les singletons ?

    Merci.
  • Quel est ton problème avec la non séparation ?
  • On peut trouver plein d'exemples sans la topologie grossière et singletons. Soit $X$ un espace compact, $T$ sa topologie, et soit $\omega\notin X$. On pose alors $Y = \{\omega\}\cup X$ muni de la topologie $T\cup \{Y\}$. Il s'agit bien d'une topologie (stable par intersections finies et unions quelconques: c'est clair), dans laquelle $X$ n'est pas fermée (car $\{\omega\}$ n'est pas ouvert), et pourtant la topologie induite sur $X$ est clairement $T$, de sorte que $X$ est compact mais pas fermé. En particulier en choisissant $X$ non grossier, bah ça donne un exemple non grossier.

    Je te laisse généraliser cet exemple pour voir que tu peux rajouter plus qu'un simple point $\omega$, voire que $Y\setminus X$ peut avoir une topologie non grossière, etc.
  • L'hypothèse dit que $Y$ doit être compact mais pas séparé. Je ne vois pas comment tu peux avoir ça en ajoutant à $X$ plus qu'un point ?

    En fait pour moi c'est la même astuce qui est utilisée, avoir la compacité... en ayant la séparation parce qu'un point est séparé.
  • L'hypothèse dit que
    Quelle hypothèse ? Pourrais-tu au moins une fois formuler clairement ton problème ?
  • Non @GBZM il y a plus de problème. Peut être avec l'exercice que @Maxtimax m'a donné....

    Sinon avec la séparation d'un point, je me permet de dire que c'est un abus sur la définition qu'on utilise (parce que par définition on dit: si $x\neq y\;\exists$ ....blabla, alors que s'il s"agit d'un seul point, on ne peut partir de si $x\neq y$) mais je comprends et je l'accepte maintenant.

    Pour l'exercice de @Maxtimax je ne peux faire la généralisation qu'il demande ?.
  • Ce n'est absolument pas un abus ! C'est une conséquence immédiate de la définition de "séparé". Ce qui se passe, c'est que tu as quelques difficultés de logique pour interpréter $\forall x\ A(x)\implies B(x)$.
  • Peut être !
  • Dommage de répondre "peut-être" car il me semble que c'est important.

    J'ose faire un lien avec des incompréhensions dans les échanges des fils que tu inities dans le forum $Shtam$.

    Attention, des choses m'échappent parfois, je ne suis pas un expert non plus. Mais il me semble que quand on a un doute, c'est le début de la compréhension : il faut lever se doute, coûte que coûte.
  • Parce que @GBZM, il aime bien souvent répondre vaguement en signalant seulement que t'as pas vu ce qui se passe. S'il connait mon problème de logique, il n'a qu'a l'enlever après me l'avoir dit, dans ce cas particulier où on est, au lieu de retourner dans des généralités.
    A quoi ça me sert cette réponse qu'il me sort ?
  • Il me semble qu'au départ il ne sait pas ce qui ta chagrine.
    Ensuite, il pense avoir trouvé en te déclarant que ton problème est un point de logique.

    Cependant, pas de problème. Chacun fait comme il l'entend.

    Edit : Bien entendu, @GaBuZoMeu pourra nier ou valider ce que je dis avant de m'engueuler pour avoir répondu à sa place.(:P)
  • C'est pourtant très clair, babsgueye.
    Tu as du mal à interpréter la définition de la séparabilité
    $$\forall a\ \forall b\ (a\neq b \implies \exists U \text{ voisinage de }a\ \exists V \text{ voisinage de } b\ \ U\cap V=\emptyset)$$qui est bien du type $\forall x\ (A(x)\implies B(x))$ avec $x=(a,b)$.
    En effet, tu écris
    je me permet de dire que c'est un abus sur la définition qu'on utilise (parce que par définition on dit: si $x\neq y\ \exists$ ....blabla, alors que s'il s"agit d'un seul point, on ne peut partir de si $x\neq y$)
  • Et de ($non\;A(x)$) on déduit quoi ? ça permet de dire quoi ?
  • @babsgueye : tu devrais revoir la table de vérité du connecteur $\Rightarrow$.
  • Je ne suis pas doué en logique , surtout quand on parle des connecteurs et leur utilisation, mais je sais que ($A\Rightarrow B\ \iff\ non\;B\Rightarrow non\;B$).
    Je ne sais pas si tu parles de ça @Poirot, mais ici on n'est pas je pense dans cette situation.
  • Non je ne parle pas de ça. Je parle du fait que si $E$ est faux alors $E \Rightarrow F$ est toujours vrai.
  • Ah ok ! ce point de logique, je l'ai une ou deux fois vu avec @cc dans les fils de logique, mais j'ai surement à priori négligé son utilité en mathématiques fondamentales pour bien le retenir. Là je rencontre un exemple d'utilisation. Merci.
  • Une autre manière de dire un peu la même chose : si $P$ est une formule à une variable libre, alors $$\forall x \in \emptyset, P(x)$$ est vraie.
  • Une question alors.

    Si $x\neq \emptyset$ existe-t-il une formule $P$ différente de $\{(x = x);\;(x\leq x);\;(x\geq x)\}$ et telle que: $P(x)$ est vraie ?
  • Ta question n'a pas grand sens.
  • @babsgueye : ce que tu demandes n'a rien à voir avec le fait que $x$ soit vide ou non. En l'occurrence $\emptyset = \emptyset$ est une formule parfaitement vraie. Pire tu te mets à utiliser les symboles $\leq$ et $\geq$, ce qui ne veut pas dire grand-chose à ce niveau de généralité. Et puis si $x$ est n'importe quel ensemble et $P$ une formule à un paramètre libre quelconque, alors $(x=x) \vee P(x)$ est vraie et n'est pas la formule $x=x$ par exemple.
  • Merci @Poirot.
    Je m'en arrête là. Je fais jamais spécialement de la logique pure. Je risque de dire des conneries.
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