Question sur la compacité locale
En lisant le livre de Hocking&Young (Topology) je tombe sur une affirmation que je n'arrive pas à prouver.
Ils affirment qu'un espace peut être localement connexe en tout point sauf un (et invoque l'exemple du graphe de la fonction $x \mapsto \sin \frac 1 x$ pour $x \ne 0$ union le point $(0,0)$) mais qu'en revanche un espace (séparé) ne peut être localement compact en tout point à l'exception d'un seul.
Quelqu'un pourrait-il me donner une preuve de cette dernière partie de l'affirmation (la partie en gras) ?
Ils affirment qu'un espace peut être localement connexe en tout point sauf un (et invoque l'exemple du graphe de la fonction $x \mapsto \sin \frac 1 x$ pour $x \ne 0$ union le point $(0,0)$) mais qu'en revanche un espace (séparé) ne peut être localement compact en tout point à l'exception d'un seul.
Quelqu'un pourrait-il me donner une preuve de cette dernière partie de l'affirmation (la partie en gras) ?
Réponses
-
Considère le disque ouvert de centre $0$ et de rayon $1$ $D$ dans $\R^2$ union le point $(1,0)$, appelle ça $X$. $X$ est très clairement séparé.
Je note $\overline{D}$ son adhérence dans $\R^2$
$D$ est très clairement localement compact. Pourtant un voisinage de $(1,0)$ ne peut pas être compact. L'affirmation est donc fausse.
(pour voir pourquoi un tel voisinage ne peut pas être compact, un tel voisinage contient l'intersection d'une boule ouverte centrée en $(1,0)$ avec $X$, et une telle intersection contient une suite qui tend vers le bord dans $\R^2$, dont on ne peut donc pas extraire de sous-suite convergente; or ici tout est à base dénombrable donc compacité implique compacité séquentielle) -
Pour prolonger la discussion (même si ça ne répond pas totalement à ta question) sur la compacité locale et l'idée de virer un point à un espace localement compact.
Propriété : soit $E$ un espace topologique localement compact et $A$ une partie de $E$.
Si $A$ est ouverte ou fermée alors l'espace $A$ est localement compact.
Preuve :
Déjà, comme $E$ est séparé, $A$ l'est aussi.
Si $A = \emptyset$, c'est clair.
Sinon, soit $x \in A$, comme $E$ est localement compact, il existe $K \in \mathcal{P}(E)$ tel que $K$ est un voisinage compact de $x$.
Si $A$ est fermée alors $A \cap K$ est un fermé du compact $K$, c'est donc aussi un compact. Et $A \cap K$ est un voisinage de $x$ inclus dans $A$ (puisque $K$ est un voisinage de $x$), d'où le résultat lorsque $A$ est fermée.
Si $A$ est ouverte alors $A$ est un voisinage de $x$ donc $A \cap K$ est un voisinage de $x$. Comme $E$ est localement compact, il existe une partie compacte $C$ de $E$ telle que $C$ est un voisinage de $x$ et $C \subset A \cap K$ donc $C = C \cap A$ est un voisinage compact de $x$ inclus dans $A$.
Une conséquence de ce résultat : si $E$ est un espace compact non vide et si $\omega \in E$ alors $F = E \setminus \{ \omega \}$ est localement compact (en effet $\{ \omega \}$ est un fermé de $E$ puisque $E$ est séparé et donc $F$ est un ouvert de $E$ en tant que complémentaire d'un fermé). -
Merci pour vos réponses!
@Maxtimax
Ok c'est clair, merci pour la rectification!
Je retranscris le texte du livre (Edition Dover p 105), peut-être ai-je mal compris? (Vu mon anglais...)
"The space $S$ is locally connected if it is locally connected et each point. A few words about this property are in order before the precise study begins. First, a space may be locally connected at all but one point. (This is in contradistinction to local compactness.) " -
C'est bizarre, ce que tu retranscris est aussi ce que je comprends de la citation. Pourtant mon exemple a l'air correct..
-
Moi je ne comprends pas cette citation comme disant qu'il n'existe pas d'espace séparé où tous sauf 1 point ont une base de voisinage connexe :-D (mais mon anglais....)Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
Connectez-vous ou Inscrivez-vous pour répondre.
Bonjour!
Catégories
- 163.2K Toutes les catégories
- 9 Collège/Lycée
- 21.9K Algèbre
- 37.1K Analyse
- 6.2K Arithmétique
- 53 Catégories et structures
- 1K Combinatoire et Graphes
- 11 Sciences des données
- 5K Concours et Examens
- 11 CultureMath
- 47 Enseignement à distance
- 2.9K Fondements et Logique
- 10.3K Géométrie
- 65 Géométrie différentielle
- 1.1K Histoire des Mathématiques
- 68 Informatique théorique
- 3.8K LaTeX
- 39K Les-mathématiques
- 3.5K Livres, articles, revues, (...)
- 2.7K Logiciels pour les mathématiques
- 24 Mathématiques et finance
- 314 Mathématiques et Physique
- 4.9K Mathématiques et Société
- 3.3K Pédagogie, enseignement, orientation
- 10K Probabilités, théorie de la mesure
- 773 Shtam
- 4.2K Statistiques
- 3.7K Topologie
- 1.4K Vie du Forum et de ses membres