Continu VS connexe

Une application par laquelle l'image de tout connexe par arcs est connexe par arcs est-elle continue?

Réponses

  • Il faudrait préciser un peu la question (une application de quoi dans quoi? Par exemple si l'application est définie sur l'ensemble de Cantor les seuls connexes par arc sont les points, donc la condition est vide dans ce cas) mais a priori non. Par exemple, pour des fonctions de $\R$ dans $\R$: connexe=connexe par arcs dans ce cas, donc la propriété est la propriété des valeurs intermédiaires dans ce cas, qui est vérifiée par toutes les fonctions dérivées (et donc par des fonctions non continues).
  • Réponse : non, par exemple tu sais que les fonctions dérivées vérifient la propriété des valeurs intermédiaires, c'est le théorème de Darboux, et cependant elles ne sont pas forcément continue. Si tu veux un contre-exemple explicite, sur un compact qui plus est, tu peux considérer $\sin (1/x)$ de $[-1,1]$ vers lui-même (prolongée comme tu veux en $0$), ça doit fonctionner.
  • La notion d'espace métrique connexe par arcs est une notion topologique; on parle donc d'homéomorphisme.
  • bs> ??
  • d'accord gb :
    La notion d'espace métrique connexe par arcs est une notion topologique;
    donc, deux espaces métriques homéomorphes sont simultanément connexes par arcs ou pas.
    Les notions topologiques sont invariantes par homéomorphisme.

    La réponse à la question initiale est non comme mes prédécesseurs l'ont si bien expliqué, et je pense que pour un homéomorphisme , c'est oui.

    Merci de me corriger.
    Bonne nuit.
  • Je ne comprends toujours pas.

    Si tu parles d'homéomorphisme, c'est que tu sais déjà que ton application est continue (et bijective et ...)
  • Bon, très bien. Soit E un espace vectoriel normé. soit f une application de E dans E. On suppose que l'image par f de toute partie de E connexe par arcs est une partie de E connexe par arcs.

    f est-elle nécessairement continue?

    Mais bon, merci erogoff, le sin(1/x) répond amplement à ma question. Pas mal non plus d'avoir pensé au théorème de Darboux. C'est un théorème facile à démontrer mais difficile à comprendre notionnellement pour moi.

    Je suis en train d'écouter du rock et je me dis: x-> sin(1/x), avec ses oscillations qui rendent fou, c'est vraiment une fonction rock'n ROLLE!
  • oui gb.

    Par contre, on a : si A est une partie cpa de (E,d) et f: A--->F application continue sur A, alors f(A) est cpa dans $(F,\delta)$.
  • L'image de $\sin(1/x)$ définie sur $\R$ et prolongée par $0$ en $0$ est bien connexe par arcs puisque c'est $\R$ ; par contre son graphe n'est pas connexe par arcs ! Il faudrait peut-être rajouter dans les hypothèses que la restriction à tout connexe par arcs a une graphe connexe par arcs.

    Par ailleurs considérons $A\subset\Q$ le sous-ensemble des fractions irréductibles de dénominateur pair. Alors la fonction caractéristique de $A$ dans $Q$, $f:\Q\longrightarrow \{0,1\}$, n'est pas continue. Or les connexes par arcs de $\Q$ sont les singletons, donc l'image d'un connexe par arcs est connexe par arcs ; l'hypothèse rajoutée ci-dessus est aussi vraie.

    [Rectifié en tenant compte des remarques d'Egoroff ci-après]
  • Je ne suis pas d'accord avec toi Archimède :

    - Il ne faut confondre image et graphe. L'image de $f(x)=\sin (1/x)$ c'est $[-1,1]$ qui est bien connexe par arcs ; plus précisément si $I$ est connexe par arcs et ne contient pas $0$ alors $f$ est continue sur $I$ donc $f(I)$ est connexe par arcs, si $I$ est réduit à $\{0\}$ alors $f(I)$ est évidemment connexe par arcs et si $I$ contient un voisinage à droite ou à gauche de $0$ alors $f(I)=[-1,1]$.

    - L'indicatrice de $\Q$ ? Mais $[0,1]$ est connexe par arcs et son image est $\{0,1\}$ qui ne l'est pas ! Je pense que tu as voulu dire qu'on prenait une fonction définie sur $\Q$ mais ta formulation laissait penser qu'on prenait une fonction à variable réelle.
  • Bonjour,

    Je pense cette fois formuler correctement ma question.

    1) Une application par laquelle l'image de tout connexe par arcs est connexe par arcs est-elle continue? réponse : non; cf contre-exemple d'egoroff.

    2)Par contre, on a : si A est une partie connexe par arcs de (E,d) et f: A--->F application continue sur A, alors f(A) connexe par arcs dans $(F,\delta)$.

    3)mais, peut-on dire qu'une application par laquelle l'image de tout connexe par arcs est connexe par arcs est un homéomorphisme ?

    Merci.
  • Je ne comprends pas le 3) bs. D'après ton point 1), une telle fonction n'est pas nécessairement continue, alors être un homéomorphisme ?

    En y réfléchissant je pense que tu as voulu dire : une injection par laquelle l'image de tout connexe par arcs est connexe par arcs est-elle un homéomorphisme (sur son image) ? Réponse : non, contre-exemple classique $f \, : \, [0,2 \pi[ \to \C, \, t \mapsto e^{it}$ est injective et continue, donc transforme les cpa en cpa, mais n'est pas un homéomorphisme.

    Autre question possible qui ressemble à la tienne : une injection par laquelle l'image de tout connexe par arcs est connexe par arcs est-elle continue ? A ce moment c'est le contre-exemple d'Archimède qu'il faut appeler à la rescousse, on prend $\Q$ comme espace de départ, alors toute fonction transforme les cpa en cpa mais on peut trouver une injection non continue (par exemple $x \mapsto x$ si $x<0$ et $x \mapsto x+1$ si $x \geq 0$).
  • Bonjour egoroff, tu me fais la même remarque que gb, et c'est normal; je viens de comprendre avec tes éclaircissements.
    Merci à vous deux.
  • Je t'en prie, bs.

    PS : Je suis fan de tes nombres brésiliens ! Quand est-ce que tu nous ponds un petit article ?
  • Merci pour tes encouragements; ça me fait plaisir.
    Amicalement.
  • Je me souviens d'une colle où mon prof de spé avait posé à qqn: f de R dans R continue ssi son graphe est fermé.
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