J. Topologie générale P. Raskin Mathonet Liste 5 : Compacts et connexes Montrer que la sphère S 2 munie de la topologie initiale relative à la projection p : (x, y, z) 7→ x est compacte. Exercice 1. On considère l'espace topologique (Rn , E). Montrer que si xm → x, alors {xm | m ∈ N} ∪ {x} est compact. Est-ce toujours le cas de {xm | m ∈ N} ? Exercice 2. √ Considérons l'ensemble X = N ∪ { 2} et Exercice 3. T = {U ⊂ X | √ 2∈ / U ou X\U est ni}. Montrer que T est une topologie sur X et que (X, T ) est un espace de Boole, c'est-à-dire qu'il est compact, séparé et admet une base d'ouverts fermés. Soient X un ensemble, A une partie de X et T la topologie sur X contenant le vide et les parties de X contenant A. Quels sont les compacts de (X, T ) ? Justier. Exercice 4. Soit (X, T ) un espace topologique régulier. Montrer que si K est un compact de (X, T ), alors K en est un aussi. Exercice 5. Exercice 6. Soient (X, T ) un espace topologique et B une base de T . Montrer que (X, T ) est compact si et seulement si de tout recouvrement de X par des ouverts de B, on peut extraire un recouvrement ni. Exercice 7 (Bonus). Quels sont les compacts de R2 muni de la distance dSN CF suivante ? dSN CF (x, y) = d(x, y) d(x, 0) + d(0, y) si x = λy, λ ∈ R sinon. Exercice 8. Montrer que (X, T ) est connexe si et seulement si toute application continue de X dans {0, 1} (muni de la topologie discrète) est constante. (TVI). Montrer que (X, T ) est connexe si et seulement si, pour toute application continue f : X → R et tous a, b, c ∈ R tels que a, b ∈ f (X) et a ≤ c ≤ b, on a c ∈ f (X). Exercice 9 Exercice 10. Montrer qu'un espace topologique inni muni de la topologie conie est connexe. Exercice 11. Soit (X, T ) un espace topologique accessible et connexe. Montrer que tout ouvert propre non vide de (X, T ) est inni. Considérons X = ({0} × [−1, 1]) ∪ ([−1, 1] × {0}) muni de la topologie T induite par la topologie euclidienne de R2 . Montrer que (X, T ) est connexe et déterminer les points (x, y) de X tels que X\{(x, y)} est connexe. Exercice 12. 1