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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 Fonction de plusieurs variables

exo7 1804

Soit \(a\in {\Rr}^{2}\) fixé ; l’application ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables

exo7 1806

Montrer qu’une norme \(N\) sur \({\Rr}^{2}\) ne peut avoir des dérivées partielle ...

L3 Calcul différentiel Extremum, extremum lié

exo7 1837

Soit \(A\subset {\Rr}^{2},\) on définit \(\int(A)\) comme l’ensemble ...

L3 Calcul différentiel Extremum, extremum lié

exo7 1841

Soit \(f:{\Rr}^{2}\rightarrow {\Rr}\) continue telle que : ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1865

Pour tout \((x,y) \in \R^2\), on pose ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1869

On considère les trois normes définies sur \(\mathbb{R}^2\) par: ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1870

Soit \(E\) l’espace vectoriel des fonctions à valeurs dans \(\mathbb{R}\), défini ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1871

Soit \(E\) l’espace vectoriel des fonctions à valeurs dans \(\mathbb{R}\), défini ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1872

Lorsqu’un espace vectoriel \(E\) est en outre muni d’une multiplication, l’application ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1873

Soit \((E,\|\cdot\|)\) un espace vectoriel normé, \(x\) un élément de ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1874

Soient \((E,\|\cdot\|_E)\) et \((F,\|\cdot\|_F)\) deux espaces vectoriels normés. ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1875

Soit \(E\) l’espace vectoriel des fonctions continues de \([-1,1]\) à valeurs dan ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1876

Soit \((E,\|\cdot\|)\) un espace vectoriel normé et \((x_n)_{n\in\N}\) une suite ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1877

Soit \(E\) l’espace vectoriel des fonctions continues de \([-1,1]\) à valeurs dan ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1878

Soit \(E=\R^d\) muni d’une norme \(\|\cdot\|\). On rappelle qu’une application co ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1879

Soit \(E=\R^d\) muni d’une norme \(\|\cdot\|\). On définit la distance d ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1880

\(N:(x,y)\longmapsto |5x+3y|\) est-elle une norme de \(\R^2\) ?

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1881

Montrer que \(\forall p\geq 1\), l’application ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1882

Soit ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1883

\(A\) est dit convexe s’il contient tout segment reliant deux quelconques de ses points : ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1884

Soit \((E,N)\) un espace vectoriel normé. Montrer : ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1885

Soit \(E\) un espace vectoriel normé, et \((a,a')\in E^2\), ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1886

Soit \((E,N)\) une espace vectoriel. Montrer les équivalences : ...

L2 Analyse Topologie

exo7 1887

Quelles sont toutes les normes sur le \(\R\)-espace vectoriel \(\R\) ?

On ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1888

Soit \(E\) l’espace vectoriel des fonctions de classe \(C^1\) sur ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1889

Soit \(E\) l’espace vectoriel des fonctions de classe \(C^1\) sur ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1890

Soit \(E\) un espace vectoriel normé, \(A\) une partie de ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1891

Soit \(A\) l’ensemble des fonctions continues sur \([0,1]\) telles que ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1892

Soit \((E,\Vert \quad \Vert )\) un espace vectoriel normé sur \(\Rr\). On pose ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1893

Soit \(\Vert \quad \Vert\) une norme sur \(\Rr ^n\) et ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1895

On munit \(C[0,1]\), l’espace vectoriel des fonctions continues sur \([0,1]\) à v ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1896

On munit \(E\), l’espace vectoriel des fonctions continues sur \([0,1]\) à valeur ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1897

On munit \(E =C^1[0,1]\) et \(F=C [0,1]\) de la norme ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1898

Soit \((E, \langle , \rangle )\) un espace euclidien et ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé

exo7 1899

Soit \(A\in M_n(\Cc )\). Montrer quil existe une suite de matrices ...

L3 Topologie Espace vectoriel normé solution

exo7 1900

 

I Préliminaires

L1 Analyse Suite

exo7 1901

Soit \(x_n\) une suite de \(\Rr^d\). Montrer que l’ensemble ...

L1 Analyse Suite

exo7 1903

Soit \(f:\Rr^d\rightarrow\Rr^d\) continue. Soit \(x_0\in\Rr^d\). Soit ...

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

exo7 1965

Montrer que l’intersection de deux parties convexes est convexe. Est-ce vrai pour l’union ?

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

exo7 1969

Trouver les parties \(C\) convexes de \({\Rr}^{2}\) telles que le complémentaire ...

L2 Géométrie Courbes planes

exo7 2058

Soit \(\gamma :[0,1]\rightarrow \Cc\) continue, et \(z\in \Cc\) quelconque. Montr ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales solution

exo7 2100

Calculer la limite des suites suivantes :

L3 Analyse numérique Autre solution

exo7 2212

Soit \(A\) une matrice d’ordre \((m,n)\). Démontrer les inégalités suivantes pour ...

L3 Analyse numérique Autre

exo7 2220

Soit \(A=\left(\begin{array}{cc} 1&0\\ 0&10^{-6} \end{array}\right)\)

L3 Analyse numérique Autre solution

exo7 2221

Soit \(A\) une matrice inversible donnée.

L3 Analyse numérique Autre

exo7 2226

Soit \(A=LU\) la décomposition LU d’une matrice \(A\in\Rr^{n\times n}\) avec ...

L3 Analyse numérique Autre solution

exo7 2238

Soient \(A\) et \(B\) deux matrices réelles d’ordre ...

L3 Analyse numérique Autre solution

exo7 2239

On considère le système \(Ax=b\) avec ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 2315

Soit \(f\) une fonction continue définie sur un intervalle borné ...

L3 Topologie Continuité, uniforme continuité solution

exo7 2354

Soit \(C\) l’espace des fonctions continues réelles sur \([0,1]\) muni de la métr ...