Un espace ultramétrique complet

Bonjour,

C'est la question ll-2-b du prolème 1 p178 de TP et TD de Topologie Générale - A.Faisant.
Je sais , les problèmes sont corrigés mais je ne comprends pas tout.

Soit X un ensemble , $E=\{(x_n)_n, x_n \in X \}$.
Si $x \neq y,x,y \in E}$, soit $k(x,y)$ le plus petit entier $n \geq 1$ tel que $x_n \neq y_n$. On pose :
$d(x,y) = \frac{1}{k(x,y)}$ si $x \neq y$ , $d(x,x)=0$
1) montrer que $(E,d)$ est un espace ultramètrique ; (ça, c'est OK)
2) montrer que cet espace est complet.

Ce qu'on montre auparavant :soit (F,d) un espace ultramétrique , alors $(x_n)_n$ est de Cauchy ssi $lim d(x_n,x_{n+1})=0$ si $n$ ---> $\infty$. (OK aussi)

Les quatre étapes habituelles:

1) soit $U=(U_n)_n$ une suite de Cauchy de (E,d):
$U=(U_1,U_2,...U_k,.....)$ où chaque $U_k=(U_k^1,U_k^2,.....)$
alors $\forall \varepsilon, \exists N_0,n \geq N_0,k(U_n,U_{n+1})> \frac{1}{\varepsilon}$
2) construire la limite éventuelle de $U_n$
3) montrer que la limite est dans E
4) montrer que la suite de Cauchy converge bien vers cette limite dans (E,d)

merci beaucoup pour 2,3 et 4.

Réponses

  • Salut bs,


    Si ta suite est de Cauchy, tu as pour tout $p \geq 0$, $k(u_N,u_{N+p}) > 1/ \varepsilon$. En posant $k=E(1/varepsilon)-1$ tu obtiens que toutes les suites $u_{N+p}$ ont leur $k$ premiers termes égaux aux $k$ premiers termes de la suite $u_N$. En particulier pour le $k$-ième terme : $u_N^k=u_{N+1}^k=\cdots$. On sent bien que ce sera encore le cas de la limite éventuelle $u$, donc on va s'en servir pour définir $u$.


    Plus précisément, pour définir $u^k$ pour un $k \in \N$ donné, on choisit $\varepsilon > 0$ tel que $k +1 \leq 1/\varepsilon$ par exemple $\varepsilon=1/(k+1)$ (à vérifier), ça nous donne un $N$ avec la propriété de Cauchy, et on va poser $u^k=u_N^k$. Reste à vérifier que ça ne dépend pas du choix de $N$.


    La suite $u$ est dans $E$ par construction puisqu'on a bien défini une suite de points de $X$. Enfin, pour la convergence, on se donne $\varepsilon > 0$, qui nous donne un $N$ avec la propriété de Cauchy, et on vérifie que pour $n \geq N$ la suite $u_n$ a ses $k$ premiers termes égaux à ceux de $u$, où $k$ est choisi comme précédemment : c'est normal puisqu'on a construit $u$ précisément pour qu'elle ait cette propriété. Mais si $u_n$ et $u$ ont leurs $k$ premiers termes égaux, cela veut dire que $k(u,u_n) \geq k+1$ et donc...
  • merci egoroff pour ta patience,
    4ème ligne avant la fin, quand tu écris la suite $u_n$,il faut lire:$u_n^1,u_n^2,....$ ?
    C'est pour deviner la limite quand il s'agit d'une suite de suites que j'éprouve des difficultés.
    J'ai recopié en comprenant ton raisonnement bien structuré en 4 étapes.
    trop sympa.
    Malheureusement, je ne peux te renvoyer l'ascenseur sur ton topic.
  • Oui, "la suite $u_n$" ou "la suite $u$" font référence aux éléments $u_n$ et $u$ de l'espace $E$, qui se trouvent être des suites $(u_n^0,u_n^1,u_n^2,...)$ ou $(u^0,u^1,u^2,...)$.

    Pour surmonter tes difficultés je pense qu'il suffit que tu voies comment marche la distance $d$ : pour que deux suites soient proches, il faut carrément qu'elles soient égales jusqu'à un certain rang. Plus ce rang est élevé plus les suites sont proches et vice-versa (et de façon inversement proprtionnelle). A la limite, lorsque la distance tend vers 0, le rang tend vers l'infini.
  • merci pour ton approche qui m'a permis de mieux visualiser cette définition de la distance.
  • bonjour bs, des personnes mieux informées que moi me corrigeront ou me compléteront
    si je dis que l'exemple fondamental de distance ultramétrique est donnée sur $\Q$ à partir d'un nombre premier $p$ par:
    par $d(r,r')= \phi_p(r'-r)$ avec $\phi(r)={ (\frac{1}{p})}^{-v(r)}$
    avec $v$ valuation de $r$ suivant $p$.
    Dans ce cas, la proximité des points dépend de la taille de l'exposant de la puissance de $p$ que l'on peut mettre en facteur entre les deux rationnels que l'on compare. Le complété de $\Q$ pour cette distance est le corps des nombres $p$-adiques désigné par $\Q_p$ qui est d'un usage essentiel en théorie algébrique des nombres (voir Descombes {\it éléments de théorie des nombres}, Serre {\it cours d'arithmétique; corps locaux}, Amice {\it Les nombres p-adiques}, Koblitz {\it p-adic numbers, p-adic analysis and zeta functions}, Hasse {\it zahlentheorie}, Weiss {\it Algebraic number theory}, etc...)

    N.B. une parenthèse supplémentaire peut aider:)
    A demon  wind propelled me east of the sun
  • Bonjour Gilles,

    La question lll du même problème de Faisant porte sur cette distance p-adique; je l'ai faite en ayant compris;
    Ensuite, j'ai complété avec un problème de Quercia , sur ce même thème, pour arriver aux suites de Hensel.
    Un jour, ayant posé sur ce forum une question sur les deux nombres automorphiques, la réponse claire m'a renvoyé au corps des nombres p-adiques.

    Maintenant, je suis au pied du mur: faut que je franchisse le pas pour comprendre ces nombres qui s'écrivent avec des ... avant la virgule !
    Je dispose du "Serre", cours d'arithmétique , et du "Giorgi", Thèmes d'agrégation, Chapitre 4, où la construction de $\Q_p$ est exposée sur le même modèle que la construction de $ \R$.
    Pour comprendre la première fois, le français m'est nécessaire: je ne sais plus réléchir en anglais directement.

    Merci de me motiver.
  • bonjour, effectivement l'idée intuitive consiste en le développement infini à gauche de la virgule en base $p$.
    A demon  wind propelled me east of the sun
  • bonjour

    comment on montre que la distance d définie par gilles est ultramétrique?
    je n'arrive pas a prouver le fait que d(r,r')=d(r',r)
  • en fait le sujet a été abordée dans "distance ultramétrique"!
  • Salut,

    Il faut d'abord définir correctement la valuation d'un rationnel ; pour $r=a/b$ on remarque que $\nu_p(a)-\nu_p(b)$ ne dépend que de $r$, et on constate que la relation $\nu_p(n)=\nu_p(-n)$ valable pour $n \in \N$ se prolonge pour les rationnels. Donc avec les notations de Gilles $\varphi_p(r-r')=\varphi_p(r'-r)$.

    Voilà un sujet récent qui parle de distance $p$-adique : \lien{http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?14,356189}

    [Lien activé. AD]
Connectez-vous ou Inscrivez-vous pour répondre.