Bourbaki, vraiment pour comprendre (1)bis

Bonjour à tous,

Ce fil aura un air de déjà vu pour certains, puisqu'il s'agit de l'exercice en pièce jointe (qui traite de la construction des ordinaux) sur lequel j'avais planché il y a plusieurs semaines, que j'avais publié (sous le titre "Bourbaki, vraiment pour comprendre (1)"), et pour lequel je n'avais pas reçu de réponses :-( (si ce n'est, anecdotiquement, de la part d'un administrateur !).
L'acharnement étant parfois payant, j'ai eu plus de chances avec certaines de mes publications ultérieures durant lesquelles on m'a suggéré de modifier mon style de rédaction pour une meilleure lisibilité, ce que je me suis efforcé de faire ici - à ce titre, certaines preuves seront peut-être écourtées par rapport à la version originale (à laquelle on pourra se référer pour un surplus de détail, mais qui, outre son côté indigeste, comporte encore actuellement quelques petites coquilles et nécessite quelques modifications).
Enfin, contrairement à la fois dernière, je publierai de façon fractionnée, ce qui permettra de discuter chaque question et de me faire part des corrections/remarques en cas de besoin.

a)

1) Il s'agit de démontrer que $Is(\Gamma, \Gamma’)$ est une relation d’équivalence :

- symétrie : $ Is (\Gamma, \Gamma’) \Leftrightarrow \{ \Gamma$ ordre sur $ E \, \land \, \Gamma'$ ordre sur $E' \, \land \, \exists i : (E,\Gamma) \longrightarrow (E',\Gamma')$ isomorphisme $\}$ . Par conséquent en considérant $i^{-1}$ qui est aussi un isomorphisme on en déduit $ Is (\Gamma', \Gamma)$

- transitivité : En considérant la définition de $Is$ et la composition des isomorphismes, on déduit aisément la transitivité

- réflexivité : Il suffit de considérer $Id : (E,\Gamma) \longrightarrow (E,\Gamma)$ comme isomorphisme canonique, on en déduit $ Is (\Gamma, \Gamma)$ théorême, donc si $\varepsilon$ est un ensemble d'ordres, il s'ensuit $\{\Gamma \in \varepsilon \Leftrightarrow Is (\Gamma, \Gamma) \} $ théorême d'où la réflexivité

CQFD

2) Il faut ensuite démontrer :$(E,\Gamma) \land (E’,\Gamma’)$ isomorphes $\Longleftrightarrow \tau_\Delta (Is(\Gamma, \Delta)) =\tau_\Delta (Is(\Gamma’, \Delta))$ :

$\bullet \Rightarrow$ : On a $(\forall x) [R(x)\Leftrightarrow T(x)] \Rightarrow \tau_x(R)= \tau_x(T)$ ( S7, p I-38)

Donc en prenant : $x=\Delta \, , \, R(\Delta)=Is(\Gamma,\Delta) \, , \, T(\Delta)=Is(\Gamma',\Delta)$, il vient :

$ Is(\Gamma, \Gamma') \Rightarrow (\forall \Delta), [Is(\Gamma,\Delta) \Leftrightarrow Is(\Gamma',\Delta)] \Rightarrow [\tau_\Delta (Is(\Gamma, \Delta)) =\tau_\Delta (Is(\Gamma', \Delta))] \hspace{2 cm}$ CQFD

$\bullet \Leftarrow$ :
Considérons $(H) : \; \tau_\Delta (Is(\Gamma, \Delta)) =\tau_\Delta' (Is(\Gamma’, \Delta')) = \theta$. De plus, si $P$ est une relation, notons $P (V)$ pour "$P$ est un théorême".
On a alors : $Is(\Gamma, \Gamma)\, (V) \Rightarrow (\Gamma | \Delta)\, Is(\Gamma, \Delta)\, (V) \underset {S5} {\Longrightarrow} [(\exists \Delta), \, Is(\Gamma, \Delta)] \, (V) \Rightarrow Is \Bigl(\Gamma,\tau_\Delta (Is(\Gamma, \Delta))\Bigr) (V)\Rightarrow Is(\Gamma,\theta) (V)$
En procédant de même pour $Is(\Gamma', \Gamma')$, il vient $Is(\Gamma',\theta) (V)$, et par symétrie et transitivité de $Is$ (voir 1) ) : $Is(\Gamma, \Gamma') (V) \hspace{2 cm}$ CQFD

On remarquera, en conclusion, que le terme $\tau_\Delta (Is(\Gamma, \Delta))$ est assimilable à un représentant de la classe d'équivalence de $\Gamma$ pour la relation d'équivalence $Is$.

b) ... à demain68190

Réponses

  • Qui ne dit mot consent ... $\rightarrow$ j'en conclue que mon a) convient, je passe donc à

    b) On notera $E_\lambda$ l'ensemble ordonné par le type d'ordre $\lambda$. Soit $R(\lambda, \mu)$ la relation $" \lambda, \mu : \text{types d'ordre} \land \exists i : (\lambda, E_{\lambda}) \longrightarrow (\mu , E'_{\mu}) , ( avec \, E'_{\mu} \subset E_{\mu}) \,\, \text{isomorphisme}"$, il s'agit montrer que $R$ est une relation de pré-ordre, à savoir :

    $\bullet R(\lambda, \mu) \Rightarrow R(\lambda, \lambda) \land R(\mu, \mu) $ est un théorême :
    En considérant l'isomorphisme "identité" $ Id : (\lambda, E_{\lambda}) \longrightarrow (\lambda, E_{\lambda})$ avec $ E_\lambda \subseteq E_\lambda $ ( puisque $ E_\lambda = E_\lambda \,$ !), il vient $(\forall \lambda), R(\lambda, \lambda) (V) $, d'où $R(\lambda, \lambda) \land R(\mu, \mu) (V)$. Par les propriétés de l'implication, on en déduit $R(\lambda, \mu) \Rightarrow R(\lambda, \lambda) \land R(\mu, \mu) (V) \hspace{1 cm} CQFD$

    $\bullet R(\lambda, \mu) \land R(\mu, \delta) \Rightarrow R(\lambda, \delta)$ est un théorême :
    On a vu que $R(\lambda, \mu)$ signifie $\exists i : (\lambda, E_{\lambda}) \longrightarrow (\mu , E'_{\mu}) \, \text{ isomorphisme, (avec } E'_{\mu} \subset E_{\mu})$, de même $R(\mu, \delta)$ signifie $\exists j : (\mu, E_{\mu}) \longrightarrow (\delta , E'_{\delta}) \,\, \text{ isomorphisme, (avec } E'_{\delta} \subset E_{\delta})$, il suffit alors de considérer l'application $ k=j' \circ i : (\lambda, E_{\lambda}) \longrightarrow (\delta,E''_\delta) $ avec $j' : (\mu , E'_{\mu}) \longrightarrow (\delta,E''_\delta)$ la restriction de $j$ à $E'_\mu$ qui est un isomorphisme (composition des isomorphismes) de $E_{\lambda}$ sur une partie de $E'_{\delta} \hspace{1 cm} CQFD$

    c) ... à plus tard
  • Bonjour,

    Suite à ceci, je voudrais que tu reprennes le sens $\Leftarrow$ de ton 2). Cela ne va pas. Il y a d'autres choses à dire, mais je suis au boulot.

    Cordialement,

    Thierry
    Le chat ouvrit les yeux, le soleil y entra. Le chat ferma les yeux, le soleil y resta. Voilà pourquoi le soir, quand le chat se réveille, j'aperçois dans le noir deux morceaux de soleil. (Maurice Carême).
  • Bonjour Thierry,

    Ah zut ! j'étais assez content de moi pour $2) \Leftarrow$.
    Bon, je m'aperçois d'une coquille : On doit lire en fait $\tau_{\Delta'} (Is(\Gamma’, \Delta'))$ et non pas $\tau_\Delta' (Is(\Gamma’, \Delta'))$
    Est-ce plus grave que ça ?

    Cordialement
  • @amatheur1 salut
    moi je veux bien regarder tes demo, je pense pourvoir le faire sans dire trop de betises, mais il faudrait que tu prennes un peu moins de libertés par rapport au formalisme de Bourbaki (ça va te sembler bizarre que je te dise ça car on voit que tu cherche à y coller au plus pres)

    non parce que ce que je me rappelle de nos quelques echanges, tu ecrivais un truc faux a cause de tes abreviations et libertés que tu prenais par rapport à Bourbaki, je te le disais puis tu repondais que tu voulais dire autre chose et ça n'en finissait pas

    ici les accolades pour encadrer une relation ça me stresse un peu, on dirait que tu vas introduire un ensemble, ou le signe $\land$ pour abreger "et" alors que c'est un "et" d'enumeration et pas de conjonction, mais je vois que tu t'es calmé sur le signe $\Rightarrow$ à tout va c'est une bonne chose !
  • @oka
    Salut jeune homme, ça fait plaisir de te relire sur le forum (je vais tâcher de te tutoyer comme tu l'avais demandé...). Alors,
    - pour les accolades OK,
    - la différence entre "énumération" et "conjonction" : ça je ne suis pas sûr de comprendre
    - pour $\Rightarrow$, je me contrôle pour ne pas en mettre partout (mais c'est dur :-X)

    @Thierry Poma
    Je reprends ma chaîne d'implications :

    $Is(\Gamma, \Gamma)\, (V) \underset {1} {\Rightarrow} (\Gamma | \Delta)\, Is(\Gamma, \Delta)\, (V) \underset {2} {\Longrightarrow} [(\exists \Delta), \, Is(\Gamma, \Delta)] \, (V) \underset {3} {\Rightarrow} Is \Bigl(\Gamma,\tau_\Delta (Is(\Gamma, \Delta))\Bigr) (V) \underset {4} {\Rightarrow} Is(\Gamma,\theta) (V)$

    Les justifications sont les suivantes :
    - $Is(\Gamma, \Gamma)\, (V)$ car on a vu au 1) que c'était un théorême
    - 1 : $A$ étant un assemblage : on écrit $A(B)$ au lieu de $(B|x) A$ (P. I-16) $\rightarrow$ j'applique la règle avec $\Delta$ pour $x$, $Is (\Gamma,\Delta)$ pour $A$ et $\Gamma$ pour $B$
    - 2 : c'est le schéma $S\,5$
    - 3 : c'est la définition de $\exists$
    - 4 : c'est l'hypothèse $(H)$

    Une remarque supplémentaire concernant $\tau_{\Delta'} (Is(\Gamma’, \Delta'))$ : l'expression est équivalente à $\tau_\Delta (Is(\Gamma’, \Delta))$ puisque d'après (CS3) $\tau_{x'} (A')$ est identique à $\tau_{x} (A)$ où $A'$ est l'assemblage $(x'|x) A$ et à condition que $x'$ ne soit pas dans $A$ ( ici, on remplace $x'$ par $\Delta'$ et $x$ par $\Delta$...)

    Bonne soirée
  • Bonjour,

    Je suis au travail... En examinant le sous-titre 9 "Classes d'objets équivalents" (E II.47) et une partie du E II.40, tu trouveras une façon de répondre exactement au problème posé. C'est en suivant cette trame que j'aurais répondu.

    Remarque : Pourquoi écrire $\text{R}(V)$ ? Tu as donné ta raison, mais elle n'est pas valable. En effet, soit $\textbf{R}$ une relation et $\textbf{x}$ une lettre. N'a-t-on pas $\textbf{x}\in\emptyset\Rightarrow\textbf{R}$ sans avoir $\textbf{x}\in\emptyset$ ? D'autre part, si $\textbf{A}$ et $\textbf{A}\Rightarrow\textbf{B}$ sont des théorèmes, n'a-t-on pas $\textbf{B}$ ?

    Cordialement,

    Thierry
    Le chat ouvrit les yeux, le soleil y entra. Le chat ferma les yeux, le soleil y resta. Voilà pourquoi le soir, quand le chat se réveille, j'aperçois dans le noir deux morceaux de soleil. (Maurice Carême).
  • @Thierry Poma
    Effectivement le sous-chapitre 9 p. II-47 répond exactement à la question (et pas seulement à $\Leftarrow$, mais aussi à $\Rightarrow$ !...) en considérant la classe d'objet équivalent à $\Gamma$ : $\theta (\Gamma) = \tau_\Delta(Is(\Gamma,\Delta))$, il vient alors $\Bigl( ( Is(\Gamma,\Gamma) \text{ et } Is(\Gamma',\Gamma') \text{ et } \theta (\Gamma) = \theta (\Gamma')\Bigr) \Longleftrightarrow Is (\Gamma,\Gamma')$
    Mais bon, présenté comme ça, ça fait un peu recette de cuisine

    Il est amusant de voir que j'avais initialement noté "$\theta$" pour $\theta = \tau_\Delta(Is(\Gamma,\Delta))$ :-)...

    Je discuterai votre remarque ultérieurement ...

    Cordialement
  • N'a-t-on pas $x \in \emptyset \Rightarrow R$ sans avoir $x \in \emptyset$ ? ... assurément oui.
    Et de même: si ($A$ théorème et $(A \Rightarrow B)$ théorème alors $B$ théorème : ... parfaitement ! (je note $R1$ cette remarque pour la suite...)
    ... mais je ne vois pas où vous voulez en venir ?

    Pourquoi écrire $R(V)$ ?
    Parce-que p. I-22 (avant-dernier paragraphe), si $\mathcal{T}$ est une théorie : "au lieu de théorème de $\mathcal{T}$, on dit aussi relation vraie dans $\mathcal{T}$" $\rightarrow$ j'assimile donc "$R$ théorème" à "$R$ (Vrai)", du coup en reconsidérant ma chaîne d'implications, et histoire de préciser les choses, j'ai :

    $Is(\Gamma, \Gamma)$ est un théorème (comme relation figurant dans une démonstration dans a) )

    1 - $Is(\Gamma, \Gamma)$ est identique à $(\Gamma | \Delta)\, Is(\Gamma, \Delta)$ : c'est la remarque $R2$. De $Is(\Gamma, \Gamma)$ théorème et $R2$ j'en déduis par $R1$ que $(\Gamma | \Delta)\, Is(\Gamma, \Delta)$ est un théorème
    2 - comme $(\Gamma | \Delta)\, Is(\Gamma, \Delta)$ est un théorème et en considérant $S5$, on a alors par $R1$ : $(\exists \Delta), \, Is(\Gamma, \Delta)$ théorème
    3 - La définition du quantificateur $\exists$ permet d'identifier $(\exists \Delta), \, Is(\Gamma, \Delta)$ à $Is \Bigl(\Gamma,\tau_\Delta (Is(\Gamma, \Delta))\Bigr)$ et donc $Is \Bigl(\Gamma,\tau_\Delta (Is(\Gamma, \Delta))\Bigr)$ théorème
    4 - En considérant $(H)$ et $S6$ et en appliquant $R1$ on en déduit que $\bigg(Is(\Gamma,\theta) \Leftrightarrow Is \Bigl(\Gamma,\tau_\Delta (Is(\Gamma, \Delta))\Bigr)\biggr)$ théorème, et comme $Is \Bigl(\Gamma,\tau_\Delta (Is(\Gamma, \Delta))\Bigr)$ théorème on a, par $R1$ (encore), $Is(\Gamma,\theta)$ théorème .... ouf !

    Cordialement (et en espérant que votre journée de travail se soit bien passée ;-))
  • Je passe maintenant à ... c)

    Rappel (voir exercice 3 p. III-70) : Soit une famille d'ensembles ordonnés $(E_i)_{i\in I}$, et $F$ l'ensemble somme des $(E_i)_{i \in I}$ c'est à dire l'ensemble $\bigcup_{i\in I} (E_i \times \{i\})$, soit $x\in F$ et $\lambda (x)$ l'indice $i$ tel que $x \in E_i$, on définit la relation d'ordre $R$ telle que $R(x,y) : \lambda (x)<\lambda (y) \lor \Bigl(\lambda (x)=\lambda (y) \land x \le y$ dans $E_{\lambda(x)}\Bigr)$. On appelle somme ordinale des $(E_i)_{i \in I}$ l'ensemble $F$ muni de la relation d'ordre $R$ et on note $F = \sum_{i \in I} E_i$.

    $\bullet$ s'agissant de l'assertion $Ord (\sum_{i \in I} E_i)=\sum_{i \in I} Ord (E_i) \hspace{1 cm} (1)$ ...
    Il s'agirait quand même de démontrer que si $(E_i,\underset {E_i}{\leqslant}), (F_i,\underset {F_i}{\leqslant})$ sont 2 familles d'ensembles ordonnés tels que $(E_i,\underset {E_i}{\leqslant})$ isomorphe à $(F_i,\underset {F_i}{\leqslant})$ par l'isomorphisme $\theta_i, (\forall i \in I)$ alors $(\sum_{i \in I} E_i, \underset { \underset {i \in I} {\sum} E_i} {\leqslant})$ isomorphe à $(\sum_{i \in I} F_i, \underset { \underset {i \in I} {\sum} F_i} {\leqslant})$ :

    - s'agissant de la bijection (que l'on notera "$b$"), elle est quasiment immédiate si on note que les $E_i \times \{i\}, (i \in I)$ sont tous disjoints de même que les $F_i \times \{i\}, (i \in I)$ et qu'on peut alors appliquer la proposition 9 p. II-29 pour conclure

    - il faut ensuite montrer que : si $x_r, x_s \in \sum_{i \in I} E_i$ et $ b(x_r), b(x_s) \in \sum_{i \in I} F_i$ , alors on a $x_r \underset {\sum_{i \in I} E_i} {\leqslant} x_s \Leftrightarrow b(x_r) \underset {\sum_{i \in I} F_i} {\leqslant} b(x_s)$
    la preuve est établie en remarquant que si on écrit $x_r=(r, e_r)$, $x_s=(s, e'_s)$, on a : $b(x_r) = \left(r,\theta_r(e_r)\right)$ et $b(x_s)=\left(s,\theta_s(e'_s)\right)$...

    $\bullet$ Montrons $\Bigl(I= \sum_{k \in K} J_k \Bigr) \Rightarrow \Bigl( \sum_{k \in K} (\sum_{i \in J_k} \lambda_i) = \sum_{i \in I} \lambda_i \Bigr)$ :

    .D'après $(1)$, en notant: $E_i$ des ensembles ordonnés par les $\lambda_i$, on a :

    $\begin{cases}\sum_{k \in K} (\sum_{i \in J_k} \lambda_i) = \sum_{k \in K} (\sum_{i \in J_k} Ord(E_i))=\sum_{k \in K} Ord(\sum_{i \in J_k} E_i)=Ord \left(\sum_{k \in K} (\sum_{i \in J_k} E_i) \right) \\ \text{et} \\ \sum_{i \in I} \lambda_i =\sum_{i \in I} Ord(E_i) =Ord(\sum_{i \in I} E_i) \end{cases}$

    .Par conséquent il est équivalent de montrer : Ord$\left(\sum_{k \in K} (\sum_{i \in J_k} E_i)\right)=$Ord$(\sum_{i \in I} E_i)$...

    .Or, dans l'exercice 3) b) p. III-70, il a été démontré que:

    $ \Bigl( I= \sum_{k \in K} J_k \Bigr) \Rightarrow \Bigl( \sum_{k \in K} (\sum_{i \in J_k} E_i) \simeq \sum_{i \in I} E_i \Bigr)$, et donc d'après a), on a le résultat cherché.

    CQFD

    Remarque : sans passer par les résultats de l'exercice 3, on peut prouver l'assertion par raisonnement direct, c'est à dire exhiber la bonne bijection entre $\sum_{k \in K} (\sum_{i \in J_k} E_i)$ et $\sum_{i \in I} E_i$ puis prouver qu'elle conserve les ordres inhérents à chacun de ces ensembles.

    Si personne ne trouve rien à redire, je passerai demain à ... d)

    Cordialement
  • Bonjour amatheur1.

    Voici quelques remarques sur ton texte. J'ai fait de mon mieux pour en trouver le plus grand nombre possible ! Ce qui fait qu'il y a beaucoup de remarques concernant le style de la rédaction... chose éminemment subjective.

    Comme la flèche $\rightarrow$ indique une limite, la flèche $\longrightarrow$ indique une déduction, la flèche $\hookrightarrow$ a été critiquée (en plus de s'embrouiller dans les superscripts), ajoutons la flèche $\def\setto{\longrightarrow\negthickspace\negthickspace\negthickspace\negthickspace\negthickspace\circ~~~} {}\def\cc{\mathbb{C}} {}\def\rr{\mathbb{R}} {}\def\myset#1#2{\left\{ #1\left|#2\right.\right\} } {}\def\iso{\mathrm{Is}}$ $\setto$ à notre carquois pour dire "ensembles de départ et d'arrivée", sur le modèle $\rr\setto\rr:x\mapsto x^{2}$.

    Par définition, $\iso\left(\Gamma,\Gamma'\right)$ est définie par "$\Gamma$ est un ordre" $\wedge$ "$\Gamma'$ est un ordre" $\wedge$"il existe une bijection croissante entre les deux". On a la propriété "$\Gamma$ est un ordre" $\implies$"$\iso\left(\Gamma,\Gamma\right)$". Ce n'est pas la "réflexivité à l'intérieur d'un ensemble" puisqu'il n'y a pas d'ensemble de tous les ordres. Ce n'est pas non plus la "réflexivité générale" puisque celle-ci est $\iso\left(\Gamma,\Gamma'\right)\implies\iso\left(\Gamma,\Gamma\right)\wedge\iso\left(\Gamma',\Gamma'\right)$. Appelons alors "flexiflexa$\left(\Gamma\right)$" cette propriété qui va faire marcher la boutique.

    Ensuite, on a besoin en permanence de $\iso\left(\Gamma,Ord\left(\Gamma\right)\right)$, c'est à dire de $\iso\left(\Gamma,\tau\left(\iso\left(\Gamma,\Delta\right),\Delta\right)\right)$. Ceci revient à dire que flexiflexa prouve que $\left(\exists\Delta\right)\left(\iso\left(\Gamma,\Delta\right)\right)$. C'est la remarque de Thierry Poma.

    Pour (a1). Soit on écrit: l'identité, la réciproque d'une bijection croissante, la composée de deux bijections croissantes sont autant de bijections croissantes, prouvant $Reflex,Sym,Trans$. Soit on se paye un tour de manège complet et l'on définit $\mathfrak{Is}\left(\Gamma,\Gamma'\right)$ par $\iso\left(\Gamma,\Gamma'\right)\wedge\Gamma\in\epsilon\wedge\Gamma'\in\varepsilon$. De façon à avoir $\mathfrak{Is}\left(\Gamma,\Gamma\right)\Leftrightarrow\Gamma\in\epsilon$. Par contre $\iso\left(\Gamma,\Gamma\right)\Leftrightarrow\Gamma\in\epsilon$ ne va pas: $\epsilon$ serait l'ensemble de tous les ensembles.

    Pour (a2 $\implies$) on peut utiliser que $\iso\left(\Gamma,\Gamma'\right)$ implique l'équivalence entre $\left(\exists\Delta\right)\left(\iso\left(\Gamma,\Delta\right)\right)$ et $\left(\exists\Delta'\right)\left(\iso\left(\Gamma,\Delta'\right)\right)$.

    Pour (a2 $\impliedby$) on peut utiliser la composition: $\Gamma\stackrel{\tau_{f}}{\setto}Ord\left(\Gamma\right)\stackrel{id}{\setto}Ord\left(\Gamma'\right)\stackrel{\left(\tau_{f'}\right)^{-1}}{\setto}\Gamma'$

    Pour ce qui est de la chaîne d'implications, je l'écrirais plutôt \[ vrai\implies\iso(\Gamma,\Gamma)\underset{1}{\implies}(\Gamma|\Delta)\,\iso(\Gamma,\Delta)\underset{2}{\implies}(\exists\Delta),\,\iso(\Gamma,\Delta)\underset{3}{\implies}\iso\Bigl(\Gamma,\tau_{\Delta}(\iso(\Gamma,\Delta))\Bigr)\underset{4}{\implies}\iso(\Gamma,\theta) \] l'usage du conditionnel (écrirais) servant à indiquer une certaine réluctance à écrire cela, d'une façon où d'une autre !

    Pour (b), la réflexivité tombe toute cuite par $R\left(\lambda,\mu\right)\implies$ $\lambda,\mu$ sont des types d'ordre (et flexiflexa). Et pour la transitivité, la composition simple suffit, pas besoin de restreindre qui que ce soit: on a besoin d'une injection croissante du départ dans une partie de l'arrivée.

    Pour le (c1), le but est de montrer que l'on pourra, froidement, utiliser un seul symbole $\sum$ et le faire commuter avec les $Ord$. En attendant, il est utile de distinguer l'ensemble $E\doteq\sum_{i\in I}E_{i}=\cup\myset{\left\{ i\right\} \times E_{i}}{i\in I}$ et l'ordre $\mathcal{S}_{i\in I}\left(E_{i};\leq_{i}\right)\doteq\left(E;\preceq_{E}\right)$ où $\left(j,x\right)\preceq_{E}\left(k,y\right)$ est défini par $\left(j<_{I}k\right)\vee\left(j=k\wedge x\leq_{k}y\right)$. Supposons que l'on dispose d'une famille $\left(f_{i}\right)_{i\in I}$ de bijections croissantes $f_{i}:E_{i}\setto F_{i}$. On voit aisément que l'application $\phi:E\setto F:\left(j,x\right)\mapsto\left(j,f_{j}\left(x\right)\right)$ est une bijection croissante de $E$ sur $F$. On a donc \[ Ord\left(\mathcal{S}_{i\in I}\left(E_{i};\leq_{i}\right)\right)=Ord\left(\mathcal{S}_{i\in I}Ord\left(E_{i};\leq_{i}\right)\right)\doteq\mathbf{S}_{i\in I}Ord\left(E_{i};\leq_{i}\right) \] ce qui permet d'identifier tout cela.

    Pour le (c2), on peut considérer l'ensemble ordonné \begin{eqnarray*} G & \doteq & \myset{\left(m,j,x\right)}{m\in K\wedge j\in J_{m}\wedge x\in E_{j}}\\ \left(m,j,x\right)\preceq _G \left(n,k,y\right) & \doteq & \left(m<_{K}n\right)\vee\left(m=n\wedge j<_{J_{m}}k\right)\vee\left(m=n\wedge j=k\wedge x\leq_{E_{j}}y\right) \end{eqnarray*} et on le comparer aux deux autres, par les bijections qui vont bien.

    Cordialement, Pierre.
  • @pldx1

    Bonsoir et un grand merci pour les remarques (qui prouve que vous avez courageusement tout lu !) ... c'est toujours un plaisir !:-)(tu)

    votre dernière remarque pour (c2) est ce que j'avais appelé le raisonnement direct, que je n'ai pas développé sciemment dans le fil...

    Je soumets donc maintenant d) à votre sagacité !

    $\bullet$ s'agissant de l'assertion Ord $\prod_{i \in I} E_i = \mathcal P_{i \in I}$ Ord $(E_i) : \hspace{2 cm} (2) $
    En notant, $\underset { \underset {i \in I} {\prod} E_i } {\leqslant}$ l'ordre lexicographique pour l'ensemble $\prod_{i \in I} E_i$ , il faudrait quand même démontrer que si $(E_i,\underset {E_i}{\leqslant}), (F_i,\underset {F_i}{\leqslant})$ sont 2 familles d'ensembles ordonnés tels que $(E_i,\underset {E_i}{\leqslant})$ isomorphe à $(F_i,\underset {F_i}{\leqslant})$ par l'isomorphisme $\theta_i, (\forall i \in I)$ alors $(\prod_{i \in I} E_i, \underset { \underset {i \in I} {\prod} E_i} {\leqslant})$ isomorphe à $(\prod_{i \in I} F_i, \underset { \underset {i \in I} {\prod} F_i} {\leqslant})$ : la démonstration suit le même principe que la question c).

    $\bullet$ Il s'agit maintenant de montrer : $\Bigl(I= \sum_{k \in K} J_k \land K, (J_k)_ {k \in K}$ bien ordonnés $\Bigr) \Rightarrow \Bigl( \mathcal P_{k \in K} (\mathcal P_{i \in J_k} \lambda_i) = \mathcal P_{i \in I} \lambda_i \Bigr)$

    Au préalable, la définition de $\mathcal P_{i \in I} \lambda_i$ impose que $I = \sum_{k \in K} J_k$ soit bien ordonné, ce qui est le cas puisque $K$ et les $J_k$ sont eux-même bien ordonnés, cela a été démontré dans l'exercice 9 p. III-76...).

    .D'après (2), en notant: $E_i$ des ensembles ordonnés par les $\lambda_i$, on a :
    $\begin{cases} \mathcal P_{k \in K} (\mathcal P_{i \in J_k} \lambda_i) = \mathcal P_{k \in K} \Bigl(\mathcal P_{i \in J_k} Ord(E_i)\Bigr)=\mathcal P_{k \in K} Ord(\prod_{i \in J_k} E_i)=Ord \Bigl(\prod_{k \in K} (\prod_{i \in J_k} E_i)\Bigr) \\ \text{et} \\ \mathcal P_{i \in I} \lambda_i =\mathcal P_{i \in I} Ord(E_i) =Ord(\prod_{i \in I} E_i) \end{cases}$

    Par conséquent il est équivalent de montrer : $Ord(\prod_{k \in K} (\prod_{i \in J_k} E_i))=Ord(\prod_{i \in I} E_i)$ c'est à dire, d'après a), que $\prod_{k \in K} (\prod_{i \in J_k} E_i)\simeq \prod_{i \in I} E_i$ :

    - D'après la proposition 7 p. II-35, si $(J_k)_{k\in K}$ est une partition de $I$, alors l'application $\Theta : \begin {cases} \prod_{i \in I} E_i \rightarrow \prod_{k \in K} (\prod_{i \in J_k} E_i) \\ e \longmapsto (pr_{J_k} e)_{k \in K} \end{cases} $ est une bijection.

    Or $I= \sum_{k \in K} J_k= \bigcup_{k\in K} (\{k\} \times J_k)$, et les couples $(\{k\},J_k)$ sont disjoints, par conséquent les $(\{k\},J_k)_{k \in K}$ forment une partition de $I$, et donc $\Theta$ est une bijection.

    - Il reste donc à montrer que $\Theta$ respecte l'ordre lexicographique, c'est à dire :

    $ e_1 \underset {L} {\leqslant} \ e_2 \Leftrightarrow \Theta (e_1) \underset {L'} {\leqslant} \ \Theta (e_2)$, (en appelant $\underset {L'} {\leqslant} \,$ la relation d'ordre lexicographique pour l'ensemble $\, \prod_{k \in K} (\prod_{i \in J_k} E_i)$)
    On notera "ppe A" pour "plus petit élément de l'ensemble A" et $pr_j$ la projection d'indice $j$ dans $\prod_{i \in I}E_i$

    .Soient $e_1,e_2 \in \prod_{i \in I} E_i$ avec $e_1 \underset {L} {\leqslant} \ e_2$ et $ i_0 $ : le ppe $\{ i \in I / pr_i e_1 \neq pr_i e_2 \} $, on a alors $pr_{i_0} e_1 < pr_{i_0} e_2 $,

    de plus : $ i_0 \in \mathrm{I} \Rightarrow i_0 = (k_0, j_{k_0})$ avec $\begin{cases} k_0 \text{ ppe } \{k \in K / pr_{(k,j_k)} e_1 \neq pr_{(k,j_k)} e_2 \} \\ \land \hspace{7 cm} (3) \\ j_{k_0} \text{ ppe } \{ j_k \in J_{k_0} / pr_{(k_0,j_k)} e_1 \neq pr_{(k_0,j_k)} e_2 \} \end{cases}$

    . Remarque importante :

    Soit $e \in \prod_{i \in I} E_i$ , on a : $e= e_{{(k,j_k)}_{(k,j_k) \in I}}$

    or $ e_{{(k,j_k)}_{(k,j_k) \in I}}=\Bigl( (e_{(k,j_k)})_{j_k \in J_k} \Bigr)_{k\in K}$ avec $\Bigl( (e_{(k,j_k)})_{j_k \in J_k} \Bigr)_{k\in K} \in \prod_{k \in K} (\prod_{i \in J_k} E_i)$

    Il s'ensuit que : $pr_{i_0} e = pr_{(k_0,j_{k_0})} e = pr_{j_{k_0}} (pr_{k_0} e) \hspace{1cm} (4)$

    . On en déduit :

    $ \cdot \,\ pr_{i_0} e_1 \neq pr_{i_0} e_2 \Leftrightarrow pr_{j_{k_0}} (pr_{k_0} e_1) \neq pr_{j_{k_0}} (pr_{k_0} e_2) \hspace{1 cm} (5)$

    $\cdot\,\ $ Et par (3) + (4) :

    $pr_{i_0} e_1 \leqslant pr_{i_0} e_2 \Leftrightarrow pr_{j_{k_0}} (pr_{k_0} e_1) \leqslant pr_{j_{k_0}} (pr_{k_0} e_2) \hspace{1 cm} (5')$

    Et

    $ i_0$: ppe $I$ tel que $pr_{i_0} e_1 \neq pr_{i_0} e_2 $ dans $\prod_{i \in I} E_i \Leftrightarrow (k_0, j_{k_0}) $: ppe $I$ tel que $ pr_{j_{k_0}} (pr_{k_0} e_1) \neq pr_{j_{k_0}} (pr_{k_0} e_2)$

    dans $\prod_{k \in K} (\prod_{i \in J_k} E_i) \hspace{1 cm} (6)$

    Enfin $(5) + (5') + (6) \Longleftrightarrow \{ e_1 \underset {L} {\leqslant} \ e_2 \Leftrightarrow \Theta (e_1) \underset {L'} {\leqslant} \ \Theta (e_2) \} \hspace{1 cm} $

    CQFD

    Très cordialement ;-)
  • Sans attendre les remarques sur d), je pousse un peu plus loin dans l'exercice avec la question e), où comme vous le verrez, certains points restent à éclaircir ...

    e) (s'agissant de la somme ordinale, on notera $\overset {\cdot} {+}$ au lieu de +)

    On se donne un ordre sur $J=\{ \alpha,\beta \}$, le point important est que : $\alpha \leqslant \beta$ et on pose : $\lambda \overset {\cdot} {+} \mu = \sum_{i\in J} \xi_i$ avec $\xi_\alpha = \lambda$, type d'ordre d'un ensemble $E_\lambda$ et $\xi_\beta = \mu$, type d'ordre d'un ensemble $E_\mu$ c'est à dire que $\lambda \overset {\cdot} {+} \mu = Ord \Bigl( (\{\alpha\} \times E_\lambda) \cup (\{\beta\} \times E_\mu) \Bigr) \hspace{1 cm} (R) $.
    Du coup, on a $\mu \overset {\cdot} {+} \lambda = \sum_{i\in J} \xi_i $ avec $\xi_\alpha = \mu$, type d'ordre de l'ensemble $E_\mu$ et $\xi_\beta = \lambda$, type d'ordre de l'ensemble $E_\lambda$ c'est à dire que $\mu \overset {\cdot} {+} \lambda = Ord \Bigl( (\{\alpha\} \times E_\mu) \cup (\{\beta\} \times E_\lambda) \Bigr) \hspace{1 cm} (R')$

    $\bullet \,$Il s'agit de montrer : $\sum_{i \in I} \mu_i=\mu\lambda$ lorsque $Ord(I)=\lambda$ et $\mu_i=\mu, \forall i \in I$ :

    $\cdot \,$ Considérons une famille d'ensembles $(E_i)_{i\in I}$ ordonnés par les $(\mu_i)_{i \in I}$. D'après c), $\sum_{i \in I} \mu_i$ est le type d'ordre de $\sum_{i \in I} E_i \hspace{1 cm} (7)$

    $\cdot \,$ Or, par a) : $\mu_i = \mu ,(\forall i \in I)\Longrightarrow$ tous les $E_i$ sont isomorphes, c'est à dire $(E_i,\mu_i) \simeq (E,\mu), (\forall i \in I)$

    $\cdot \,$ Donc, d'après exercice 10 p. III-76, $\sum_{i \in I} E_i \simeq E.I$ ("produit lexicographique de E par I")

    $\underset {a)} {\Longrightarrow} Ord(\sum_{i \in I} E_i) = Ord(E.I) \underset {(7) + d)} {\Longleftrightarrow} \sum_{i \in I} \mu_i=\mu\lambda \hspace{2 cm} CQFD$


    Il s'agit ensuite de démontrer :

    $\bullet \, (\lambda \overset{\cdot}{+} \mu)\overset{\cdot}{+} \nu = \lambda\overset{\cdot}{+} (\mu\overset{\cdot}{+} \nu) $ :

    $\cdot$ c'est un cas particulier de c), avec $I=\sum_{k\in \{a,b\}} J_k , ($ avec $\{a,b\}$ ordonné par $\{(a,a),(a,b)(b,b) \}$, et donc $a \leqslant b)$, $J_a=\{ a_\lambda,a_\mu\}, J_b=\{ b_\nu \}$ ce qui donne $ I=\{(a,a_\lambda),(a,a_\mu),(b,b_\nu)\}$.

    . On a alors en posant $\lambda= \lambda_{(a,a_\lambda)}, \mu = \lambda_{(a,a_\mu)}, \nu = \lambda_{(b, b_\nu)}$ et en appliquant c) on obtient : $(\lambda\overset{\cdot}{+} \mu) \overset{\cdot}{+} \nu = \lambda\overset{\cdot}{+} \mu \overset{\cdot}{+} \nu \hspace{2 cm} (8) $

    $\cdot$ De même, en considérant $ I'=\sum_{k\in \{a',b'\}} J_k$, ( avec $\{a',b'\}$ ordonné par $\{(a',a'),(a',b')(b',b') \}$ (*), et donc $a' \leqslant b')$, $J_{a'}=\{ a'_\lambda\}, J_{b'}=\{b'_\mu, b'_\nu \}$ ce qui donne $ I'=\{(a',a'_\lambda),(b',b'_\mu),(b',b'_\nu)\}$, en posant alors $\lambda= \lambda_{(a',a'_\lambda)}, \mu = \lambda_{(b',b'_\mu)}, \nu = \lambda_{(b', b'_\nu)}$ et en appliquant c), on a : $\lambda \overset{\cdot}{+}(\mu\overset{\cdot}{+} \nu) = \lambda\overset{\cdot}{+} \mu \overset{\cdot}{+}\nu \hspace{2 cm} (8') $

    $\cdot \, $ de (8) et (8'), on déduit le résultat

    CQFD


    $\bullet \, (\lambda \mu) \nu = \lambda(\mu \nu) $ :

    En procédant comme précédemment avec les hypothèses supplémentaires que $J_a, J_b, J_a',J_b'$ sont bien ordonnés, et en notant que, par construction $K=\{a,b\}$ est bien ordonné (*), on a le résultat en appliquant d)...


    $\bullet \, \lambda (\mu \overset{\cdot}{+}\nu) = (\lambda \mu)\overset{\cdot}{+} (\lambda \nu) $ :

    Considérons $J=\{\alpha,\beta\}$ avec $\alpha\leqslant\beta$, et $I$ comme étant la somme ordinale de la famille d'ensembles $(E_k)_{k\in J}$ avec $Ord (E_\alpha)=\xi_\alpha=\mu$ et $Ord (E_\beta)=\xi_\beta=\nu$,
    on a alors, d'après c), $Ord(I)= \mu \overset{\cdot}{+}\nu$ .
    D'après ci-dessus : $\lambda (\mu \overset{\cdot}{+}\nu) = \sum_{i \in I}\lambda_i$ avec $\lambda_i=\lambda, (\forall i \in I)$
    Or, d'après c), $\sum_{i \in I}\lambda_i= \sum_{i \in J} (\sum_{k\in \xi_i} \lambda_k) \overset {(R)} {=} \sum_{k\in \xi_\alpha}\lambda_k \overset{\cdot}{+}\sum_{k\in \xi_\beta}\lambda_k = (\lambda \mu)\overset{\cdot}{+} (\lambda \nu) \hspace{2 cm} CQFD $

    Par contre :

    $\bullet \, \lambda\overset{\cdot}{+} \mu \neq \mu \overset{\cdot}{+}\lambda$ (en général) :

    . D'après a) et les remarques $(R)$ et $(R')$, cela revient donc à prouver que si on considère des ensembles $E_\lambda, E_\mu$, ordonnés par des ordres de type $\lambda$ et $\mu$, il revient au même de démontrer que $F = (\{\alpha\} \times E_\lambda) \cup (\{\beta\} \times E_\mu)$ et $G= (\{\alpha\} \times E_\mu) \cup (\{\beta\} \times E_\lambda)$ ne sont pas isomorphes : cela revient à exhiber $2$ ensembles $E_\lambda$ et $E_\mu$ tels qu'aucune bijection entre $F$ et $G$ ne soit un isomorphisme...
    (P.S. : ça ressemble aussi à une partie de la question b) de l'exercice 3 p. III-70 , et je n'avais pas réussi à le démontrer, n'ayant pas trouvé de contre-exemple ...)


    $\bullet \, \lambda\mu \neq \mu\lambda$ (en général) : même problème ...

    Dans l'attente de vos indices et cordialement
  • Bonjour amatheur1. Tu écris des assertions comme Soit $e\in\prod_{i\in I}E_{i}$ , alors : ${\Large e=e_{(k,j_{k})_{(k,j_{k})\in I}} }$. Cela n'est vraiment pas lisible: cette écriture comporte cinq niveaux d'indices! Ensuite, cette écriture n'est pas formalisée. Cela revient à confier au lecteur le soin de décoder et d'interpréter la chose (s'il ose s'aventurer dans cet empilement d'indices). Autant remplacer le tout par "le lecteur verra aisément que"...

    Le point est donc d'éviter les indices autant que faire se peut. Ajoutons une autre règle: n'utiliser des indices que pour suggérer "et il y en a plusieurs". Lorsqu'il s'agit, au contraire, d'en spécifier un tout seul parmi plusieurs, utiliser une (autre) lettre sans indices est préférable parce que beaucoup plus lisible (d'accord c'est subjectif, mais c'est le lecteur qui fixe les règles de lisibilité !).

    ---- Pour (d)

    On a donc des $i\in I$. Lorsqu'on en voudra un autre, on le notera $j\in I$, et pas $i_{0}$. $\def\myset#1#2{\left\{ #1\left|#2\right.\right\} } $ Il se trouve que \[ I=\sum_{m\in K}J_{m}\doteq\cup\myset{\left\{ m\right\} \times J_{m}}{m\in K}=\myset{\left(m,p\right)}{m\in K\wedge p\in J_{m}} \] On définit donc une fois pour toutes $m\doteq proj_{1}\left(i\right)$ et $p\doteq proj_{2}\left(i\right)$. De sorte que, pour $i\in I$, l'écriture $i=\left(m,p\right)$ veut dire, sans qu'il soit besoin de le répéter à chaque fois $m\in K$ et $p\in J_{m}$. Un élément $x$ de $E\doteq\prod_{i\in I}E_{i}$ se note, comme d'habitude, par $\left(x_{i}\right)_{i\in I}$, tandis qu'un élément $y$ de $F=\prod_{m\in K}\left(\prod_{p\in J_{m}}E_{p}\right)$ se noterait $\left[y_{m;p}\right]_{\left(m,p\right)\in I}$. L'identification $i=\left(m,p\right)$ est la façon dont se traduit dans les notations l'identification des ensembles $E$ et $F$.

    Caveat: la phrase $I=\sum_{k\in K}J_{k}=\bigcup_{k\in K}(\{k\}\times J_{k})$, et les couples $(\{k\},J_{k})$ sont disjoints ne va pas. Ce sont les produits $\{k\}\times J_{k}$ qui sont disjoints et forment une partition de $I$.

    Soit alors $x<_{E}y$ (ordre strict dans $E$ entre deux éléments de $E$). Cela équivaut à $x_{j}<_{j}y_{j}$ avec $j\doteq\min\myset{i\in I}{x_{i}\neq y_{i}}$. Posant $j=\left(n,q\right)$ on voit que $x_{nq}<_{nq}y_{nq}$ (dans l'ensemble $J_{nq}$) avec $n\doteq \min\myset{m\in K}{\exists p\in J_{m}:x_{mp}\neq y_{mp}}$ et $q \doteq \min\myset{p\in J_{n}}{x_{np}\neq y_{np}}$: l'identification (des ensembles $E$ et $F$) est donc croissante pour ordres respectifs.

    Caveat: $e_{1}\leq_{L}e_{2}$ n'implique pas l'existence d'un $i_{0}$ (à bas les indices inutiles, ils détournent l'attention !).

    ---- Pour (e).

    Somme répétée de $\mu$ = produit à droite de $\mu$ par le répétiteur, soit $\mu+\mu+\cdots=\mu\lambda$. OK

    Associativité de +. Faire comme tout le monde, indexer par les méta-entiers $1,2,3$ qui ne sont pas les zentiers, les seuls, les vrais, ceux définis deux sections plus loin (méfiez-vous des contrefaçons), mais simplement des objets génériques vérifiant 1<2<3 ! Et utiliser que $\left\{ 1\right\} \cup\left\{ 2,3\right\} =\left\{ 1,2,3\right\} =\left\{ 1,2\right\} \cup\left\{ 3\right\} $. Autrement dit, utiliser deux fois (c).

    Associativité de $\times$. Même chose, puisque tout ordre total fini est un bon ordre.

    Contre-exemples: il faut que l'un des deux objets soit infini, et l'autre ne soit pas le neutre. Quelle est l'instanciation minimale de ces contraintes ?

    Cordialement, Pierre.
  • Bonsoir pldx1,

    Une fois de plus, malgré un sincère effort de ma part la lourdeur de ma rédaction est au centre des remarques. Il est possible que je pêche parfois par excès de zèle, ayant peur qu'en ne détaillant pas assez je passe pour un fumiste - qui affirmerait sans savoir démontrer - aux yeux des lecteurs (encore faudrait-il pouvoir employer le pluriel dans ce fil...). J'avoue néanmoins qu'en relisant certaines de mes anciennes pages, je mets parfois du temps avant de me décrypter ::o.
    Je tâcherai de tenir compte de vos suggestions concernant les indices,

    caveat 1 : "les couples $(\{k\},J_k)$ sont disjoints ...." $\longmapsto$ erreur d'inattention :-S

    caveat 2 : " $e_1\underset {L} {\leqslant} e_2$ n'implique pas l'existence d'un $i_0$ ..." $\longmapsto$ alors, là je me suis un peu laissé aller ... : L'isomorphisme $\theta$ suppose $ e_1 \underset {L} {\leqslant} \ e_2 \Leftrightarrow \Theta (e_1) \underset {L'} {\leqslant} \Theta (e_2)$ d'où ma volonté de discuter sur l'inégalité "large". Il suffira simplement de dire que: ayant démontré $ e_1 \underset {L} {<} e_2 \Leftrightarrow \Theta (e_1) \underset {L'} {<} \Theta (e_2)$, on remarque que $\Theta$ est bijective pour en déduire que $\Bigl(e_1=e_2 \Leftrightarrow \Theta (e_1) = \Theta (e_2)\Bigr)$ et donc le résultat.

    Enfin s'agissant des contre-exemples, l'élément neutre est représenté par $Ord(\emptyset)$ pour $\overset {\cdot}{+}$ et par $Ord(\{a\})$ pour le produit ( voir exercice suivant...)

    $\bullet \,$ Dans le cas de $\overset {\cdot}{+}$ : (en reprenant mes notations et en considérant n+1 comme le successeur de n)
    On peut considérer à minima $\begin{cases} E_\lambda = \N \text{ muni de l'ordre habituel} \\ E_\mu = \{a\} \text{ avec } a \in \N \text{ muni du même ordre} \\ J = \{1,2\} \end{cases} \longrightarrow $ Il vient $F = \{1\} \times \N \cup \{(2,a)\}$ et $G= \{(1,a)\} \cup \{2\} \times \N$

    Il s'agit de prouver qu'aucune bijection entre $F$ et $G$ n'est un isomorphisme :
    Considérons une bijection $b : F \longrightarrow G$, on a nécessairement $b((2,a)) = (1,a)$ ou $(2,n), n\in \N$
    . $b((2,a)) = (1,a)$ alors $b(\{1\} \times \N)= \{2\} \times \N$ . Or $(1,p)<(2,a)$ et $b((1,p))=(2,q) >(1,a)=b((2,a)) \longrightarrow$ il n'y a pas isomorphisme
    . $b((2,a)) = (2,n)$. On considère alors $(2,n+1)$ : cet élément a un antécédent par la bijection $b$, il est nécessairement du type $(1,t)$. On a $(1,t) < (2,a)$ mais $b((1,t))= (2,n+1) > (2,n)=b((2,a)) \longrightarrow $ il n'y a pas isomorphisme

    $CQFD$

    $\bullet \,$ Dans le cas du produit : On a $\mu\lambda = Ord (P) = Ord (\prod_{i \in J} E_i)$ avec $E_\alpha=E_\lambda \,,\, E_\beta=E_\mu \, ,\, J=\{\alpha,\beta\} \,,\, \alpha < \beta$
    Les éléments de $P$ sont donc les couples $\Bigl((\alpha, x_\lambda), (\beta,y_\mu)\Bigr), x_\lambda \in E_\lambda, y_\mu \in E_\mu$ que l'on notera plus simplement $(x_\lambda, y_\mu)$ dans cet ordre $ \longrightarrow P$ est alors en bijection avec $E_\lambda \times E_\mu$
    et donc $\lambda\mu = Ord (Q) = Ord (\prod_{i \in J} E_i)$ avec $E_\beta=E_\lambda, E_\alpha=E_\mu \longrightarrow Q$ est alors en bijection avec $E_\mu \times E_\lambda$

    $E_\lambda$ et $E_\mu$ ne pouvant être vides, on peut peut-être considérer, à minima, une paire et un ensemble infini ...
    Soit $\begin{cases} E_\lambda = \N \text{ muni de l'ordre habituel} \\ E_\mu = \{1,2\} \subset \N \text{ muni du même ordre} \\ J = \{1,2\} \end{cases} \Longrightarrow \begin{cases} P= \N \times \{1,2\} = \N \times \{1\} \cup \N \times \{2\} \\ \text{et}\\ Q= \{1,2\} \times \N = \{1\}\times \N \cup \{2\} \times \N \end{cases} $

    $P$ et $Q$ étant des ensembles bien ordonnés par l'ordre lexicographique, on peut classer les éléments par ordre croissant, on a
    - pour $P : (1,1), (1,2) , (2,1) , (2,2) , (3,1) , (3,2), ........... (n,1) , (n,2)............ \longrightarrow P$ bijecte avec $\N$ (c'est en fait $\omega$)
    - pour $Q : (1,1), (1,2) , (1,3) , (1,4) , (1,5) , (1,6), ....... (1,2n-1) , (1,2n)...... (2,1) , (2,2) , (2,3) .... (2,2n-1) , (2,2n)... \longrightarrow Q$ ne bijecte pas avec $\N$ (c'est en fait $\omega + \omega$)

    Si $P$ est isomorphe à $Q$ par l'application "$b$", alors $b$ doit être croissante et on a nécessairement :
    $b\Bigl((1,1)\Bigr)=(1,1) \, , \, b\Bigl((1,2)\Bigr)=(1,2) \, , \, b\Bigl((2,1)\Bigr)=(1,3) \, , \, b\Bigl((2,2)\Bigr)=(1,4) \, , \, ...... b\Bigl((n,1)\Bigr)= (1,2n-1) \, ,\, b\Bigl((n,2)\Bigr)=(1,2n) ....$ or les éléments du type $(2,i)$ de $Q$ n'ont clairement pas d'antécédents ! ($\omega$ et $\omega+\omega$ ne sont notoirement pas en bijection !)
    Il n'y a donc pas bijection et donc, à fortiori, pas d'isomorphisme entre $P$ et $Q$

    $CQFD$

    J'attends d'avoir obtenu le label "pldx1" avant de continuer avec la question f) ... ;-)
  • Juridiquement, l'obtention d'un label définitif n'étant pas possible en moins de 6 mois ... je vais prendre le risque de continuer l'exercice sans attendre la réponse :-) et passer à la question...

    f)

    1) Montrons : $I$ ordonné $\land \lambda_i \prec \mu_i, (\forall i \in I) \Longrightarrow \sum_{i \in I} \lambda_i \prec \sum_{i \in I} \mu_i $

    . Soit $\lambda$ un type d'ordre, si $E$ est ordonné par un ordre de type $\lambda$, on notera $\underset {\lambda} {\leqslant}$ ou éventuellement par abus de notation $\underset {E} {\leqslant} $

    Du coup, on a les équivalences suivantes :$\lambda_i \prec \mu_i \Longleftrightarrow (E_i, \underset {\lambda_i} {\leqslant}) \underset {is_i}{\simeq} (F'_i, \underset {\mu_i} {\leqslant}) \Longleftrightarrow (E_i, \underset {E_i} {\leqslant}) \underset {is_i} {\simeq} (F'_i, \underset {F_i} {\leqslant})$ avec $(F'_i \subset F_i)$

    . L'application $\Theta_i : \begin{cases} \ (F_i, \underset {F_i} {\leqslant}) \longrightarrow (\sum_{i \in I} F_i, \underset {\sum_{i \in I} F_i} {\leqslant}) \\ x \longmapsto (i,x) \end {cases}$ est une bijection de $F_i$ sur $\Theta_i ( F_i ) = \{i\} \times F_i $

    et comme $ x \underset {F_i} {\leqslant} y \Longleftrightarrow (i,x) \underset {\sum_{i \in I} F_i} {\leqslant} (i,y)$, (par définition de $\underset {\sum_{i \in I} F_i} {\leqslant})$, il s'ensuit que $\Theta_i$ est un isomorphisme de $F_i$ sur $\{i\} \times F_i $

    . De même, l'application $\Gamma_i : \begin{cases} \ (E_i, \underset {E_i} {\leqslant}) \longrightarrow (\sum_{i \in I} E_i, \underset {\sum_{i \in I} E_i} {\leqslant}) \\ x \longmapsto (i,x) \end {cases}$ est un isomorphisme de $E_i$ sur $\Gamma_i ( E_i ) = \{i\} \times E_i $

    . On en déduit que $\Delta_i = \Theta_i \circ is_i \circ \Gamma_i^{-1}$ est un isomorphisme de $ \Bigl(\{i\} \times E_i,\underset {\sum_{i \in I} E_i} {\leqslant} \Bigr)$ sur $\Bigl( \{i\} \times F'_i , \underset {\sum_{i \in I} F_i} {\leqslant} \Bigr) $ avec $ \Bigl( \{i\} \times F'_i , \underset {\sum_{i \in I} F_i} {\leqslant} \Bigr) \subset \Bigl( \sum_{i \in I} F_i ,\underset {\sum_{i \in I} F_i} {\leqslant} \Bigr)$

    . Comme $ \sum_{i \in I} E_i$ est réunion disjointe des $(\{i\} \times E_i)_{i \in I} $ on peut appliquer la proposition 7, 2) p. II-28, pour en déduire qu'il existe une application et une seule $ Is : \begin{cases} \bigcup_{i \in I} (\{i\} \times E_i) \longrightarrow \bigcup_{i \in I} (\{i\} \times F_i) \\ \text{avec : } \\ [Is \text{ restreint à } (\{i\} \times E_i)] = \Delta_i \end{cases}$ qui par construction est bijective.

    . Enfin, les propriétés de l'ordre sur une somme ordinale permettent de démontrer sans trop de peine la croissance stricte de $Is$

    Cela permet de conclure que $Is$ est bien un isomorphisme de $\Bigl(\bigcup_{i\in I} (\{i\} \times E_i), \underset {\sum_{i \in I} E_i} {\leqslant} \Bigr)$ sur $\Bigl(\bigcup_{i\in I} (\{i\} \times F'_i), \underset {\sum_{i \in I} F_i} {\leqslant} \Bigr)$ ce qui est le résultat cherché. $\hspace{1cm} CQFD$


    2) montrons : $I \text{ bien ordonné et } (\lambda_i \prec \mu_i, \forall i \in I) \Longrightarrow \mathcal P_{i \in I} \lambda_i \prec \mathcal P_{i \in I} \mu_i $

    . Comme précédemment, $\lambda_i \prec \mu_i \Leftrightarrow \exists f_i : \begin{cases} E_i \longrightarrow F_i \\ x_i \longmapsto f_i (x_i) \\ \land \\ x_i \underset {E_i} {\leqslant} y_i \Leftrightarrow f_i (x_i) \underset {F_i} {\leqslant} f_i (y_i) \end{cases}$ isomorphisme de $E_i$ sur $f_i(E_i), \, (\forall i \in I)$

    . On considère alors l'application $f = \prod_{i \in I} f_i : \prod_{i \in I} E_i \longrightarrow \prod_{i \in I} F_i $ :

    - c'est une bijection en vertu du corollaire de la proposition 11 p. II-38

    - Montrons que f croissante stricte :
    Soient $X=(x_i)_{i \in I} \in \prod_{i \in I} E_i$ et $Y=(y_i)_{i \in I} \in \prod_{i \in I} E_i $, alors $f(X) = [f_i(x_i)]_{i \in I} \in \prod_{i \in I} F_i$ et $f(Y) = [f_i(y_i)]_{i \in I}\in \prod_{i \in I} F_i$

    On a :$ X \underset {\prod_{i \in I} E_i}{\leqslant} Y \Leftrightarrow x_j < y_j$ pour $j = \text{ ppe }\{i / pr_iX \neq pr_i Y\} \Leftrightarrow f_j(x_j) \underset {F_j} {<} f_j(y_j)\, $ (car $f_j$ : isomorphisme d'ensembles ordonnés )

    Supposons, par l'absurde, $\exists k \in I / \, k \underset {I}{<} j \, \land \, (pr_k f(X) \underset {F_k}{<} pr_k f(Y)) \Leftrightarrow f_k(x_k) \underset {F_k} {<} f_k(y_k) \Leftrightarrow x_k < y_k$ (car $f_k : E_k \rightarrow f_k(E_k)$ isomorphisme)
    $\Longrightarrow x_k \neq y_k$ : contradiction ! , (car $j = \text{ ppe }\{i / pr_iX \neq pr_i Y\} $)

    Donc $F$ est un isomorphisme $\hspace{3 cm} CQFD$


    3) montrons : $J \subset I \Longrightarrow \sum_{i \in J} \lambda_i \prec \sum_{i \in I} \mu_i $
    La démonstration ne pose pas de problème majeur, en remarquant que $\begin{cases} (\sum_{i \in J} E_i, \underset {\sum_{i \in J} E_i} {\leqslant}) \longrightarrow (\sum_{i \in I} E_i, \underset {\sum_{i \in I} E_i} {\leqslant}) \\ \hspace{1cm} (i,x_i)\longmapsto (i,x_i) \end{cases} $
    est une injection canonique ...


    4) Montrons: $I \text{ bien ordonné et }J \subset I \text{ et } (\lambda_i \neq \emptyset , \forall i \in I) \Longrightarrow \mathcal P_{i \in J} \lambda_i \prec \mathcal P_{i \in I} \lambda_i $

    Schématiquement, la démonstration se rédige en remarquant que $J \subset I$ est bien ordonné (puisque $I$ est bien ordonné) et que cela entraîne que :
    $\rho$ : $\begin{cases} (\prod_{i \in J} E_i, \underset {\prod_{i \in J} E_i} {\leqslant}) \longrightarrow (\prod_{i \in I} E_i, \underset {\prod_{i \in I} E_i} {\leqslant}) \\ (x_i)_{i \in J} \longmapsto (y_k)_{k \in I} \text{ tel que : } y_k = \begin{cases} x_k \text{ si } k \in J \\ a_k \text{ fixé } \in E_k \text{ si } k \in \complement_I J\end{cases} \end{cases} $ est une injection, donc une bijection sur $\rho (\prod_{i \in J} E_i) ...$



    J’enchaîne alors avec la question …

    g)

    1) Montrons : $\lambda = (\lambda^*)^*$ :

    Soit $\Gamma$ un ordre, en notant $\Gamma^{-1}$ l'ordre opposé on a : $\lambda = Ord (\Gamma) \Leftrightarrow \lambda^* = Ord (\Gamma^{-1})$
    . Or $\Gamma(x,y) \Leftrightarrow \Gamma^{-1}(y,x)$
    . Donc $\Gamma^{-1}(y,x)\Leftrightarrow (\Gamma^{-1})^{-1}(x,y)$, il s'ensuit $(E,\Gamma) \simeq (E,(\Gamma^{-1})^{-1})$ et, par a), $ \,Ord(\Gamma) = Ord \Bigl((\Gamma^{-1})^{-1}\Bigr)$ c'est-à-dire $ \lambda = (\lambda^*)^* \hspace {2 cm}CQFD $


    2) Montrons : $(\sum_{i \in I} \lambda_i)^* = \sum_{i \in I^*} \lambda_i^*, (I^* = I$ muni de l'ordre opposé à l'ordre dans $I$ ):

    Considérons le type d'ordre $\sum_{i \in I} \lambda_i$, avec $E_i$ ensembles ordonnés par $\Gamma_i$ (tels que $Ord(\Gamma_i) = \lambda_i$), on note $\underset {\sum_{i \in I} E_i}{\leqslant}$ l'ordre correspondant que l'on abrège en $\ll$ et ($\overset {*}{\ll}$ pour l'ordre opposé), on a alors:
    $(i,x_i) \overset {*}{\ll} (j,y_j) \Leftrightarrow (i,x_i) \gg (j,y_j) \Leftrightarrow (j,y_j)\ll (i,x_i) \Leftrightarrow \Bigl( j \underset {I}{<} i \lor (j=i \land y_j \underset {E_j}{\leqslant} x_j) \Bigr) \Leftrightarrow \Bigl( i \underset {I^*}{<} j \lor (j=i \land x_j \underset {E_j^*}{\leqslant} y_j) \Bigr)$
    $ \Leftrightarrow (i,x_i) \underset {\sum_{i \in I^*} E_i^*}{\leqslant} (j,y_j)$

    Par conséquent $\, \overset {*}{\ll} \,$ et $ \,\underset {\sum_{i \in I^*} E_i^*}{\leqslant}$ sont isomorphes, ce qui se traduit par (en tenant compte de a) et c) ) : $(\sum_{i \in I} \lambda_i)^* = \sum_{i \in I^*} \lambda_i^* \hspace {2 cm}CQFD $

    Voilà ! ... je reste dans l'attente de vos commentaires éventuels B-)-

    Cordialement
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