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Dans l’ensemble R\R, il existe une notion de partie bornée : c’est une partie qui est incluse dans un segment du type [−M,M][-M,M], pour un certain MM. Cet exercice montre comment généraliser cette notion de partie bornée à un ensemble quelconque.

Soit EE un ensemble et B\mathcal B une partie de P(E)\mathcal P(E). On dit que B\mathcal B est une bornologie sur EE si les conditions suivantes sont vérifiées

  • Si A∈BA\in \mathcal B et B⊆AB\subseteq A, alors B∈BB\in \mathcal B.

  • Si A∈BA\in \mathcal B et B∈BB \in \mathcal B, alors A∪B∈BA\cup B\in \mathcal B.

  • Pour tout x∈Ex\in E, on a {x}∈B\{x\} \in \mathcal B.

Les éléments de B\mathcal B sont dits B\mathcal B-bornés, ou simplement bornés s’il n’y a pas d’ambiguïté sur la bornologie utilisée.

Dans la suite, on fixe un ensemble EE.

1

Montrer que B1={∅,E}\mathcal B_1=\{\emptyset, E\} est une bornologie de EE. On l’appelle la bornologie triviale (ou : grossière).

2

Montrer que l’ensemble B2\mathcal B_2 des parties finies de EE est une bornologie de EE. On l’appelle la bornologie discrète.

3

Combien de bornologies différentes y a-t-il si EE est vide ? S’il contient (exactement) un élément ? Deux ? Trois ?

4

On suppose maintenant que E=RE=\R. Soit B3\mathcal B_3 l’ensemble des parties A⊆RA\subseteq \R bornées au sens classique, autrement dit A∈B3  ⟺  ∃M∈R,∀a∈A,∣a∣≤MA\in \mathcal B_3 \iff \exists M\in \R, \forall a\in A, |a|\leq M Montrer que B3\mathcal B_3 est une bornologie. On l’appelle la bornologie usuelle sur R\R, et lorsqu’on parle de bornés de R\R, il est implicite qu’on se réfère à cette bornologie (et non aux deux premières par exemple).

Exercice 20dz

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