Continuit´
e d’applications lin´
eaires :
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EXERCICE 32. E=R[X]muni de ||P|| =|| Pn
k=0akXk|| =Sup
n
|an|.
Continuit´
e des applications suivantes :
•P7→P(c),c∈Cfix´
e (discuter).
•P7→P.Q (Q∈Efix´
e).
•P7→R1
0P.
•P7→P0, P 7→RX
0P
Mˆ
eme question en
prenant la norme
||P||2=qR1
0|P|2.
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EXERCICE 33. On munit l’espace Cdes applications continues de [0, 1]→Rde la norme kfk1=R1
0|f|. Soit
c∈]0, 1[, montrer que la forme lin´
eaire Φ:f7→f(c)n’est pas continue.
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EXERCICE 34. On consid`
ere l’espace vectoriel Lc(E)des endomorphismes continus de E. On pose pour tout
u∈ Lc(E),N(u) = Sup
x∈E,x6=0
ku(x)k
kxk. Montrer que Nest une norme, et que de plus N(u◦v)) 6N(u)×N(v).
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EXERCICE 35. E=Mn(K)muni de la norme que vous pr´
ef´
erez. Montrez que les applications suivantes :
A7→det A(A, B)7→A.B A 7→A42 et A7→A−1
sont continues, respectivement de E→K, E2→E, E →E, GLn(K)dans lui-mˆ
eme.
Compacts :
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EXERCICE 36. On consid`
ere une application fdu compact Kdans lui-mˆ
eme, qui diminue les distances ie
∀x, y ∈K(x=/ y)⇒||f(x) − f(y)|| <||x−y||
En ´
etudiant une application de Kdans R, montrer que fposs`
ede un et un seul point fixe.
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EXERCICE 37. A, B sont deux ferm´
es de Eet Aest de plus compacte. Montrer que A+B={a+b|(a, b)∈A×B}
est ferm´
ee. Est-ce encore vrai si An’est plus compacte ?
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EXERCICE 38. Soit fune bijection continue du compact Kdans K0, montrer que la r´
eciproque de fest
aussi continue (on dit que fest un hom´
eomorphisme) (classique). Utiliser, soit la caract´
erisation de la
convergence d’une suite dans un compact par l’unicit´
e de la valeur d’adh´
erence, soit la caract´
erisation
de la continuit´
e par les images inverses de ferm´
es.
Donner un exemple d’application bijective continue, mais non bicontinue.
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EXERCICE 39. Compacit´
e des ensembles suivants ?
Le groupe orthogonal = On(R) = {A∈Mn(R)|At
A=Id}Une conique. Une r´
eunion finie de compacts.
SLn(R) = {A∈Mn(R)|det A=1}La somme A+B={a+b}de deux compacts.
La sph`
ere unit´
e de C0([0, 1],R)munie de la norme sup.
La boule unit´
e ferm´
ee de R[X]muni de la norme kPakXkk=Max |ak|.
* L’ensemble des valeurs d’une suite convergente.
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EXERCICE 40. Montrer que la distance d’un point `
a un compact d(a, K)est atteinte. En d´
eduire (en dimen-
sion finie) que la distance d’un point `
a un ferm´
e est atteinte aussi.
De mˆ
eme, si Kest un compact, montrer qu’il existe un couple (a, b)de points de Ktels que le diam`
etre
de Ky soit atteint : δ(K) = ||a−b||.
Montrer que a, b sont des points de la fronti`
ere de K, c `
ad qu’aucun des deux ne peut ˆ
etre un point
int´
erieur (dessin !).
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EXERCICE 41. On consid`
ere l’ensemble Undes polynˆ
omes unitaires de degr´
en:P∈Un⇐⇒ P(X) =
Xn+. . . +a0. Montrer que la norme kPk=Sup
[−1,1]
|P|atteint un minimum ansur Un. Calculer a1, a2. *
lim
n→∞
(an)?
5