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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 4839

Soit \(E\) un espace vectoriel normé, \(K\) un compact convexe de  ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4840

Soit \(E\) un evn de dimension infinie.

L2 Analyse Topologie

exo7 4842

Soit \(\mathbb{U}\) le cercle unité de \(\C\) et ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4846

Soit \(E = \{ \text{fonctions lipchitziennes } f:\R \to \R \}\). Pour \(f \in E\) ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 4848

Soit \(E\) un evn complet et \((B_n(a_n,r_n))\) une suite décroissan ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4849

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

L2 Analyse Topologie solution

exo7 4852

Montrer qu’un plan euclidien n’est pas réunion de cercles disjoints non réduits à un point.

L2 Analyse Topologie

exo7 4855

Soit \({\vec f} : {I\subset \R} \to {\R^3}\) une fonction de classe ...

L2 Analyse Topologie

exo7 4858

Soit \(f : {I\subset \R} \to {\R^2}\) une fonction continue, \(D\) une droite de ...

L2 Géométrie Géométrie affine dans le plan et dans l'espace

exo7 4871

Soit \({\cal E}\) un espace affine de dimension finie et ...

L2 Géométrie Géométrie affine dans le plan et dans l'espace solution

exo7 4886

Soit \(P = A_1A_2\dots A_n\) un polygone à \(n\) sommets : on lui associe le poly ...

L2 Géométrie Géométrie affine dans le plan et dans l'espace solution

exo7 4887

Soit \(P = A_1A_2\dots A_n\) un polygone à \(n\) sommets : on lui associe le poly ...

L2 Géométrie Géométrie affine dans le plan et dans l'espace solution

exo7 4888

Soient \(A_0,A_1,A_2\) trois points donnés. On considère la suite \((A_k)\) de po ...

L1 Analyse Propriétés de R

exo7 492

Soient \(x=(x_1,\ldots,x_n)\) et \(y=(y_1,\ldots,y_n)\in\Rr^n\). On note ...

L2 Géométrie Analyse vectorielle

exo7 4948

Soient \({\cal T}_1\), \({\cal T}_2\) deux torseurs de sommes ...

L2 Géométrie Géométrie affine euclidienne solution

exo7 4959

Soient \(A,B,C,D,E\) cinq points de l’espace et \(k \in \R\).

Déterminer l ...

L1 Analyse Propriétés de R

exo7 500

Soit \(A\) une partie de \(\Rr\) vérifiant : ...

L1 Analyse Propriétés de R

exo7 502

Soient \(A\) et \(B\) deux parties denses de ...

L1 Analyse Suite solution

exo7 505

Soit \((u_n)_{n\in\N}\) une suite de \(\R\). Que pensez-vous des propositions sui ...

L1 Analyse Propriétés de R solution

exo7 506

Montrer que toute suite convergente est bornée.

L1 Analyse Propriétés de R solution

exo7 5243

Soit \((u_n)=\left(\frac{p_n}{q_n}\right)\) avec \(p_n\in\Zz\) et ...

L1 Analyse Continuité, limite et étude de fonctions réelles solution

exo7 5387

Montrer que la fonction caractéristique de \(\Qq\) est discontinue en chacun de ses points.

L1 Analyse Continuité, limite et étude de fonctions réelles solution

exo7 5392

Soit \(A\) une partie non vide de \(\Rr\). Pour ...

L1 Analyse Continuité, limite et étude de fonctions réelles solution

exo7 5401

Soit \(f\) périodique et continue sur \(\Rr\). Montrer que ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

exo7 5553

Etudier l’existence et la valeur éventuelle d’une limite en \((0,0)\) des fonctions suivantes :

L1 Algèbre Matrice solution

exo7 5620

Soit \(A_n= \left( \begin{array}{cc} 1&-\frac{a}{n}\\ \frac{a}{n}&1 \end{array} \right)\) ( ...

L2 Algèbre Espace euclidien, espace normé solution

exo7 5777

Soit \(E\) un \(\Rr\)-espace vectoriel muni d’une norme, notée ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 5839

Montrer que la boule unité d’un espace vectoriel normé est un convexe de cet espace.

L2 Analyse Topologie solution

exo7 5840

Inégalités de Hölder et de Minkowski. Soit ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 5841

Soit \(E = C^2([0,1],\Rr)\). Pour \(f\) élément de ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 5844

Soient \(A\) et \(B\) des parties d’un espace vecto ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 5845

Trouver une partie \(A\) de \(\Rr\) telle que les sept ensembles ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 5846

Soit \(E\) le \(\Rr\)-espace vectoriel des fonctions continues sur ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 5847

Soit \(A\) une partie non vide d’un espace vectoriel normé \((E,\|\;\|)\).

...
L2 Analyse Topologie solution

exo7 5848

Soient \((E,N_E)\) et \((F,N_F)\) deux espaces vectoriels normés. Soient ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 5849

Soit \(u\) une suite bornée d’un espace vectoriel normé de dimension finie ayant une unique valeur d’adhérence. Mo ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 5851

Soit \(f~:~\Rr\rightarrow\Rr\) une application uniformément continue sur \(\Rr\). ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 5854

On munit \(E=\Rr[X]\) de la norme \(\|\;\|_\infty\) définie par : ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 5855

On munit \(E =\ell^\infty(\Cc)\) le \(\Cc\)-espace vectoriel des suites bornées d ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 5856

On munit \(E=C^0([0,1],\Rr)\) de la norme \(1\) définie par ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 5857

On munit \(E=\mathcal{M}_n(\Rr)\) de la norme \(N\) définie par ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 5858

Déterminer ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 5859

Une norme sur \(\mathcal{M}_n(\Rr)\) (\(n\geqslant2\)), est-elle nécessairement u ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 5860

Soit \(N\) une norme sur \(\mathcal{M}_n(\Rr)\).

Montrer qu’il existe ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 5861

Existe-t-il une norme \(N\) sur \(\mathcal{M}_n(\Rr)\) ( ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 5862

On pose \(\forall X=(x_i)_{1\leqslant i\leqslant n}\mathcal{M}_{n,1}(\Rr)\), ...

L2 Analyse Topologie solution

exo7 5863

Pour \(X=(x_i)_{1\leqslant i\leqslant n}\in\mathcal{M}_{n,1}(\Rr)\), on pose ...

L2 Analyse Suite et série de fonctions solution

exo7 5864

Déterminer ...

L2 Analyse Suite et série de fonctions solution

exo7 5867

On munit \(\mathcal{M}_p(\Cc)\) d’une norme sous-multiplicative notée \(\|\;\|\). ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

exo7 5887

Etudier l’existence et la valeur éventuelle des limites suivantes :