Intersection dénombrable d'ensembles ouverts

Bonne nuit
J'étudie la topologie et je dois prouver que l'ensemble défini en $\mathbb{R}$ par $$U=\Big\{1,\frac{1}{2},\frac{1}{3},\frac{1}{4},\ldots\Big\},

$$ est l'intersection de de nombreux ensembles ouverts. Je travaille avec la topologie habituelle des réels, induite par la métrique.
Donc, je sais que je devrais exprimer l'ensemble $U$ comme $$U=\bigcap_{n=1}^{+\infty}A,
$$ oú $\bigcap_{n=1}^{+\infty}$ désigne l'intersection dénombrable oui $A$ ce sont des ensembles ouverts.

Je pensais, si je croise des intervalles ouverts comme celui-ci $$\Big] 1-\frac{1}{n},1+\frac{1}{n}\Big[

$$ L'intersection des intervalles ressemblerait à ceci $$\Big]1-\frac{1}{1},1+\frac{1}{1}\Big[\ \cap \ \Big]1-\frac{1}{2},1+\frac{1}{2}\Big[\ \cap\ \Big] 1-\frac{1}{3},1+\frac{1}{3}\Big[\ \cap \cdots

$$ Tous les éléments de la séquence $(1/n)_{n\in \mathbb{N}}$ tombent dans la fourchette $]0,1]$.

[Éviter de confondre intervalles ouverts et couples de valeurs ! AD]

Réponses

  • Pour tout $k \geq 1$, choisis une famille judicieuse $(V_{k,n})_n$ de voisinages ouverts de $\frac{1}{k}$ tels que $\bigcap_n V_{k,n} = \left\{\frac{1}{k}\right\}$. Je te laisse réfléchir à comment faire, de sorte que $U = \bigcap_{n} \left(\bigcup_k V_{k,n}\right)$.
  • Salut
    Je ne règle toujours pas le problème, mais j'écrirai ce que j'ai pensé en utilisant la suggestion de Poirot. Je comprends que l'idée de prendre d'abord les unions de la famille des ensembles est d'avoir en quelque sorte "la forme de tous les éléments de $U$". Puis, en prenant l'intersection, «j'élimine l'excès d'éléments qui restent de faire les unions» de l'ensemble, c'est-à-dire les éléments dont on ne veut pas et donc on construit l'ensemble $U$.

    Pour tout $k\geq 1$, soit $$(V_{k,n})_{n\in \mathbb{N}}=\Big( \frac{1}{k}-\frac{1}{kn},\frac{1}{k}+\frac{1}{kn}\Big)_{n\in \mathbb{N}}.

    $$ J'essaye de vérifier que cette famille remplit cela $$U=\bigcap_{n\in \mathbb{N}}\Big(\bigcup_{k\in \mathbb{N}} V_{k,n}\Big).

    $$ Je peux voir ça, $$\bigcup_{k\in \mathbb{N}} V_{k.n}=\bigcup_{k\in \mathbb{N}}\,\Big] \frac{1}{k}-\frac{1}{kn},\frac{1}{k}+\frac{1}{kn}\Big[=\Big]\color{red}{\frac{1}{1}}-\frac{1}{n}, \color{red}{\frac{1}{1}}+\frac{1}{n}\Big[ \cup \left] \color{red}{\frac{1}{2}}-\frac{1}{2n}, \color{red}{\frac{1}{2}}+\frac{1}{2n}\right[ \cup \Big] \color{red}{\frac{1}{3}}-\frac{1}{3n}, \color{red}{ \frac{1}{3}}+\frac{1}{4n}\Big[.

    $$ Ces nombres qui sont en rouge, sont juste les seuls dont j'ai besoin pour apparaître en $U$. L'union d'ouverture est ouverte, donc si je prends l'intersection, elle devrait éliminer tous les éléments qui sont en excès. Mais je peux bien voir visuellement comment cela se produit. Ou je me trompe ?
  • J'ai une certaine idée de tracer une ligne réelle, et en prenant l'intersection, je pense à la façon dont les termes survivent $$\frac{1}{1}, \frac{1}{2}, \frac{1}{3}, \frac{1}{4}, \frac{1}{5}, \ldots
    $$ et ces éléments sont exactement ce dont j'ai besoin pour former l'ensemble $U$. Mais même si mon sens visuel s'accroche à cela, je ne suis pas en mesure d'interpréter pleinement ce qui se passe lorsque je fais l'intersection. Quelqu'un peut-il m'aider avec une explication détaillée de l'intersection? Le problème c'est que je suis quelqu'un de très géométrique et je ne pense pas comprendre bien l'idée de ce qui se passe.

    J'aime aussi être très rigoureux, donc s'il y a une mauvaise interprétation, j'apprécierais des critiques constructives.
    Merci beaucoup d'avance.
  • Salut,

    Pouvez-vous m'aider avec la dernière question sur l'intersection? Excusez-moi si ma question est basique, je ne fais que commencer dans l'étude de la topologie.

    Merci beaucoup d'avance.
  • Dans tes derniers messages, tu ne fais que brasser du vent.
    Fais des maths !

    Tu veux démontrer une égalité entre deux ensembles : procède par double inclusion... et prouve l'égalité, ou alors tu trouves un élément qui est dans l'un des ensembles et pas dans l'autre, auquel cas il faut trouver une autre égalité à prouver !
  • Merci beaucoup, je pense avoir déjà terminé tous les détails de la démo.
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