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Programme de mathématiques MP, MPI

Topologie des espaces vectoriels normés

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438 exercices
Texte officiel du programme

Les objectifs de cette section sont les suivants :

  • introduire, dans le cadre des espaces vectoriels normés, le vocabulaire de la topologie ;
  • donner, à travers l’étude des espaces vectoriels normés de dimension finie, un cadre commode pour traiter diverses applications à l’analyse (fonctions vectorielles, équations différentielles linéaires) ;
  • introduire la notion de partie compacte dans un espace vectoriel normé, en soulignant le rôle qu’elle joue dans les résultats d’existence, notamment en matière d’optimisation ;
  • introduire la notion de composante connexe par arcs d’un espace vectoriel normé, qui permet de généraliser le théorème des valeurs intermédiaires et intervient en calcul différentiel ;
  • dégager l’idée fondamentale d’inégalité linéaire, qui apparaît lors de l’étude de la comparaison des normes et de la continuité des applications linéaires, et qui est quantifiée par la notion de norme d’opérateur.

Les notions seront illustrées par des exemples variés. On pourra ainsi travailler dans les espaces $\mathbb{K}^n$, les espaces de polynômes, d’applications linéaires ou de matrices, ainsi que dans divers espaces fonctionnels.

Il convient de souligner le contenu géométrique des notions abordées, notamment à l’aide de nombreuses figures. Lors de l’étude de la connexité par arcs, un dessin pertinent peut valoir preuve.

Les notions d’espace métrique et, a fortiori, d’espace topologique, sont hors programme. Il en est de même des notions de suite de Cauchy et d’espace de Banach.

Dans toute cette section, $\mathbb{K}$ désigne $\mathbb{R}$ ou $\mathbb{C}$.

L2 Analyse Topologie solution

exo7 4787

On considère l’espace \(\mathcal{M}_n(\C)\) muni d’une norme quelconque.

L2 Analyse Topologie solution

exo7 4788

Soit \(N\in\mathcal{M}_n(\C)\). Montrer que \(N\) est nilpotente si et seulement ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 4789

Soit \(n\in\N^*\) et \(\sigma\in\R^n\). On note  ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4790

Soit \(f:\R \to \R\) une fonction de classe \(\mathcal{C}^1\) et ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 4791

Soit \(f : {\R^2} \to \R\) continue. On pose ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4792

Soit \(E\) un evn de dimension finie et \(f : E \to\R\) continue. On suppose que ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4793

On note \(\Omega = \R^2\setminus \{(0,0)\}\) et ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4794

Trouver une fonction \(f : {\R^2} \to \R\) discontinue en \((0,0)\) mais telle qu ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4795

Soit \(E = \mathcal{M}_n(\R)\), \(F = \R_n[X]\), et ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4796

Soit \(E = \R[X]\). Pour \(P \in E\), on pose : ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4797

Soit \(E\) un evn de dimension finie et \(f : E \to E\) une fonction ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 4798

Montrer que les points fixes de \(f\), continue sur \([0,1]\), à val ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 4800

Soit \(f\) une fonction polynomiale sur \(\C\). Montrer que l’image par ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 4801

Soit \(P\in\C[X]\) et \(U\) un ouvert de \(\C\) ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 4802

Soient \(E,F\) deux \(\R\)-espaces vectoriels normés, ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4803

Soit \(A\subset E\) une partie non vide bornée et \(f : A \to F\) u ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4804

Soit \(E\) un \(\R\)-ev de dimension finie et ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 4805

\(E\) est l’ensemble des fonctions de \(\R\) dans ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4806

Soient \(E,F\) deux evn de dimensions finies et \(\varphi : E \to F\) liné ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4807

Soient \(x_1,\dots,x_n \in \R\) distincts. À ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4808

Soit \(\mathcal{C}(\R)\) l’ensemble des suites réelles convergentes muni de la norme  ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4809

Soit \(E\) un evn de dimension finie et \(u \in \mathcal{L}(E)\). On choisit ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 4810

Soit \(E\) un evn de dimension finie et \(u \in \mathcal{L}(E)\) tel que ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 4811

Soit \(E\) un \(\C\)-evn et ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 4812

Soit \(A \in \mathcal{M}_n(\R)\) et \(f \in \mathcal{L}(\R^n)\), ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 4813

Soit \(E = \R[x]\) muni de la norme : ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 4814

Soit \(E\) un espace vectoriel normé et \(u,v \in \mathcal{L}(E)\) t ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 4815

On note \(E=\mathcal{C}^\infty([0,+\infty[,\R)\) et \(D\) l’endomorphisme de ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 4816

On munit \(E_k = \R_k[X]\) de la norme \(\|P\|_k = \sum_{i=0}^k |P(i)|\). Calcule ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4817

Soit \(E\) l’ensemble des suites réelles \(u = (u_n)\) borné ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 4818

Soit \(E\) un \(\R\)-evn et \(f \in E^*\).

L2 Analyse Topologie

exo7 4820

Soit \(E\) un evn de dimension finie et \(u \in \mathcal{L}(E)\). On pose ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 4821

Soit \(E\) un espace vectoriel complexe de dimension finie. On considère un endomorphisme ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 4822

Soit \(u\) une application linéaire de \(\R^n\) dans  ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4823

Soit \(E\) un evn et \(A \subset E\). On suppose que ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4824

Soit \(E\) un evn et \(A\) une partie de \(E\) n ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 4825

Soit \(E\) un evn de dimension supérieure ou égale à ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 4826

Soit \(E\) un evn réel et \(H\) un hyperplan de  ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4827

Soient \(E,F\) deux espaces vectoriels normés et \(f : E \to {F.}\) ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 4828

Soit \(A\) une partie compacte d’un evn \(E\) et ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 4829

Soit \(C\) un compact convexe d’un evn \(E\). Soit  ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4830

Soit \(A\) une partie compacte d’un evn \(E\) et ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4831

Soit \(A\) une partie compacte d’un evn \(E\) et ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4832

Soit \(A\) une partie compacte d’un evn \(E\). Montrer qu’il existe une suite ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 4833

Soit \(E\) un espace vectoriel normé, \((K_n)\) une suite dé ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4834

Soient \(E,F\) deux espaces vectoriels normés et \(f : E \to F\) con ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 4835

Soit \(A\) une partie compacte d’un evn \(E\) et ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 4836

Soit \(E = {\cal B}(\N,\R) = \{ \text{suites } u = (u_n) \text{ born{é}es}\}\). On munit ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4837

Soit \(E = {\cal C}([0,2\pi])\) muni de la norme \(\|.\|_2\). Pour ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4838

Soit \(\|.\|\) une norme sur \(\R^2\), ...