2.2 Exemples
a) Soit Eun ensemble non vide ; alors on peut définir une topologie sur E, dite topologie
grossière, en prenant pour famille d’ouverts de Ela famille composée de ∅et E.
b) Soit Eun ensemble non vide ; alors on peut définir une topologie sur E, dite topologie
discrète , en prenant pour famille d’ouverts de Ela famille de tous les sous-ensembles de
E.
On va maintenant montrer que tout espace métrique est un espace topologique en défi-
nissant une famille d’ouverts :
2.3 Définitions
Soit (E, d)un espace métrique et soient a∈Eet run réel >0.
a) On appelle boule ouverte de centre aet de rayon rle sous-ensemble de E, noté B(a, r),
défini par
B(a, r) = {x∈E / d(a, x)< r}.
b) On appelle boule fermée de centre aet de rayon rle sous-ensemble de E, noté B(a, r),
défini par
B(a, r) = {x∈E / d(a, x)≤r}.
c) On dit qu’un sous-ensemble Ude Eest un ouvert de Es’il est vide ou si pour tout
a∈U, il existe une boule ouverte de centre acontenue dans U.
2.4 Exemples
a) Toute boule ouverte d’un espace métrique Eest un ouvert de E.
b) Tout intervalle ouvert Ide Rest un ouvert de R.
c) Dans l’espace métrique (R2, d2), le demi-plan A={(x, y)∈R2/ y > 0}est un ouvert
de R2.
Preuve :
a) Soit (E, d)un espace métrique et considérons une boule ouverte B(a, r)de E: soit
x0∈B(a, r), alors d(x0, a)< r donc il existe ε > 0tel que d(x0, a)< r −ε < r alors
B(x0, ε)⊂B(a, r), en effet :
Pour tout x∈B(x0, ε), d(x, x0)< ε donc d(x, a)≤d(x, x0) + d(x0, a)< ε +r−ε=r,
d’où x∈B(a, r)et ainsi B(a, r)est un ouvert de E.
b) prenons, par exemple, I=]a, b[où aet bsont des réels tels que a < b, alors pour
tout x∈]a, b[il existe ε > 0tel que a<x−ε<x<x+ε<bdonc la boule ouverte
B(x, ε) =]x−ε, x +ε[est contenue dans ]a, b[(démonstration analogue pour ]−∞, a[et
]a, +∞[).
c) Soit (x0, y0)∈A, alors y0>0donc il existe ε > 0tel que y0> y0−ε > 0, alors
B((x0, y0), ε)⊂A, en effet :
pour tout (x, y)∈B((x0, y0), ε)on a
|y−y0| ≤ Ä(x−x0)2+ (y−y0)2ä1
2< ε donc 0< y0−ε<y
d’où (x, y)∈Aet ainsi Aest un ouvert de E.
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