CHAPITRE 1. L’ESPACE RN7
Interpr´etation g´eom´etrique. Dans R2ou R3la m´etrique euclidienne d2(x,y) =
||x−y||2signifie la distance euclidienne (habituelle) de deux points xet y. La
norme euclidienne ||x||2correspond ´egalement `a la longueur du vecteur x. Le
produit scalaire ⟨x,y⟩donne une mesure de l’angle entre les vecteurs xet y:
On d´esigne θ=^(x,y), alors
⟨x,y⟩=||x||2||y||2cos θ.
En particulier, si xet ysont des vecteurs orthogonaux, i.e. θ=±π/2, alors
⟨x,y⟩= 0.
1.3 Sous-ensembles de Rn
Pour d´efinir certaines notions et propri´et´es des sous-ensembles de Rnon
utilise seulement le fait que l’espace Rnest muni d’une m´etrique, par exemple
la distance euclidienne d(x,a) = d2(x,a) . Nous allons voir plus loin que pour
l’espace vectoriel Rnces notions ne d´ependent pas du choix de dsi dest d´efinie
`a partir d’une autre norme sur Rn.
Boule ouverte. Soit a∈Rnet r > 0. L’ensemble
B(a, r) = {x∈Rn:d(x,a)< r}
est appel´e la boule ouverte de centre aet de rayon r. Les caract´erisations topo-
logiques des sous-ensmbles des r´eels introduites en Analyse 1 s’´etendent natu-
rellement `a l’espace Rn:
Sous-ensemble ouvert. Un sous-ensemble S⊂Rnest dit ouvert si pour
tout x∈Sil existe un voisinage B(x, ϵ) tel que B(x, ϵ)⊂S. L’ensemble vide ∅
et l’espace Rnsont ouverts. Toute boule ouverte B(a, r) est un ensemble ouvert.
Toute r´eunion quelconque d’ouverts est un ensemble ouvert. Toute intersection
finie d’ouverts est un ouvert.
Sous-ensemble ferm´e. Un sous-ensemble S⊂Rnest dit ferm´e si Rn\Sest
ouvert. L’ensemble vide ∅et l’espace Rnsont ferm´es (et ouverts).
L’int´erieur et le bord d’un ensemble. Soit S⊂Rnet a∈S. On dit que
aest dans l’int´erieur de Ss’il existe un voisinage B(a, ϵ) tel que B(a, ϵ)⊂S.
L’ensemble des points int´erieurs `a Sest appel´e l’int´erieur de Set not´e ◦
S. Un
point a∈Rnest appel´e point fronti`ere de Ssi tout voisinage B(a, ϵ) contient
des points de Set des points de Rn\S. L’ensemble des points fronti`eres `a Sest
appel´e le bord de Set not´e ∂S.
Exemple. La boule unit´e ouverte dans Rn(par rapport `a la norme ||·||2) est
d´efinie par
B1=B(0,1) = {x∈Rn:||x|| <1}.
Son bord est la sph`ere
∂B1={x∈Rn:||x|| = 1}.