Analyse I 2013–2014 – 1BM
Liste 2
Borne supérieure, borne inférieure et distance
Exercice 1. Trouver, si elles existent, les bornes supérieures et inférieures des ensembles suivants et
établir si elles sont réalisées :
(a) {x∈R:x≤2}
(b) {0}∪{x∈R: 3 <x<4}
(c) {(−1)m/m :m∈N0}
(d) {1−1/m :m∈N0}
Exercice 2. Si a, b, c, d ∈Rtels que a<bet c < d, calculer la distance entre les ensembles ]a, b]et [c, d]
et établir si elle est réalisée.
Exercice 3. Soient x, y, z des points de Rnet notons dla distance euclidienne de Rn. Montrer que
d(x, y) = d(x, z) + d(z, y)si et seulement s’il existe r∈[0; 1] tel que z=rx + (1 −r)y.
Exercice 4.
(a) Soient Aet Bdeux parties non vides et bornées de R. Montrer que si Aet Bsont inclus dans
]0,+∞[, alors on a sup
x∈A,y∈B
(xy) = sup
x∈A
(x) sup
y∈B
(y).
(b) Soit Aune partie non vide et bornée de R. Nous posons −A={−a:a∈A}. Montrer que
sup
x∈−A
(x) = −inf
y∈A(y).
(c) En déduire des points précédents que si Aet Bsont deux parties non vides et bornées de Rtelles
que Aest inclus dans ]0,+∞[et Best inclus dans ]− ∞,0[ alors on a inf
x∈A,y∈B(xy) = sup
x∈A
(x) inf
y∈B(y).
Exercice 5. Montrer que si Eest un borné non vide de R, alors diam(E) = sup
x∈E
x−inf
x∈Ex.
Exercices proposés
Exercice 6. Trouver, si elles existent, les bornes supérieures et inférieures des ensembles suivants et
établir si elles sont réalisées :
(a) ]10,36] (b) (−1)kk
k+ 1 :k∈N(c) {x2:x∈]−1,1/2[}
Exercice 7. Soit Bune partie non vide et bornée de Rd. Démontrer que l’ensemble
Br=nx∈Rd: d(x, B)≤ro
est borné quel que soit r≥0. Etablir ensuite la relation
sup
x∈Br
|x|= sup
y∈B
|y|+r.
Suggestion : Pour montrer l’égalité, pensez que si z∈Balors z+rz
|z|∈Bret calculez sa norme.
Exercice 8. Montrer que, dans Rd, la distance d’un point x0au plan
Π = nx∈Rd:ha, xi+b= 0o, a ∈Rd\{0}, b ∈R,
est donnée par
d(x0,Π) = | ha, x0i+b|
|a|.
Exercice 9. Si a, b, c ∈Rtels que a<b, calculer la distance entre les ensembles {c}et ]a, b]et établir
si elle est réalisée.
Exercice 10. Déterminer inf{x2−y: 0 < x ≤1et 0≤y < 1}.
T. Kleyntssens et A. Deliège – Répétition 2