Université Paris-Est Créteil
Fonctions de plusieurs variables L2-S4
TD 2. Normes et topologie dans Rn
Exercice 1 On s’intéresse à l’espace Rn, pour n≥1.
1. Montrer que les trois applications suivantes
k · k1: (x1, x2, .., xn)7→
n
X
i=1 |xi|,k · k2: (x1, x2, .., xn)7→ n
X
i=1
x2
i!
1
2
et
k · k∞: (x1, x2, .., xn)7→ max
1≤i≤n|xi|
sont des normes sur Rn.
2. Cas n= 1 :
Déterminer toutes les normes sur R.
3. Cas n= 2 :
Représenter graphiquement dans le plan (l’espace) euclidien muni d’un repère orthonormé
les boules fermées de centre 0et de rayon 1 pour les normes k · k1,k · k2et k · k∞.
4. Cas nquelconque :
Montrer que les normes k · k1,k · k2et k · k∞sont équivalentes deux à deux.
Exercice 2 Determiner si les applications suivantes sont des normes R2:
1. N: (x1, x2)7→ max(|2x1|,|x2−x1|)
2. N: (x1, x2)7→ max(|x1−x2|,|4x2−4x1|)
3. N: (x1, x2)7→ (x2
1+|x2|)1
2
4. N: (x1, x2)7→ |x1−x2|1
2
5. N: (x1, x2)7→ |x1|3+|x2|
6. On fixe a > 0,b > 0et on définie Na,b : (x1, x2)7→ (a2x2
1+b2x2
2)1
2
Exercice 3 Soit k · k une norme sur Rn.Montrer que pour tous x, y ∈Rnon a
|kxk − kyk| ≤ kx−yk.
Exercice 4 Sur R2, on considère les applications
N2(x, y) = sup
t∈[−π
2,π
2]|x·cos(t) + y·sin(t)|, N∞(x, y) = sup
t∈[0,1] |tx + (1 −t)y|,
N(x, y) = sup
t∈R
|x+ty |
1 + t2
1