Démonstrations élégantes

Un problème, une question, un nouveau théorème ?

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Re: Démonstrations élégantes

Message par Contrexemple » 21 mars 2023 13:16

Attention ceci est de niveau agreg :

Soit E un R ev, déterminer une CNS sur E tel que : CNS(E) ssi E de dim finie.

Avec CNS qui s'exprime sur les ensembles et sur le treilli de E, seulement.
SPOILER:
$ $Il y a deux types d'activités mathématiques :

1/ Les maths (lambda) que tout le monde connaît, comme celle que l'on fait en prépa

2/ Les maths (alpha) qui sont peu connues, et consistent à donner un sens formel à des choses qui n'en ont pas encore...

En faisant ce genre d'exos on se prépare à la pratique des maths alpha.


Ceci étant dit je vais introduire des défintions qui vont permettre de répondre à cette question.


Le but est de faire ce que la topologie générale à fait pour le continue, mais dans le domaine de l'algébre.



Définition 1 : $(S,T)$ est une structure si $T \subset P(S)$, $S\in T$ et $T$ stable par intersection quelconque.

Definition 2 : Soit $U \subset S$, $T(U)=\bigcap \limits_{F \in T,U \subset F} F$.


Definition 3 : $L \subset S$ iest libre si $\forall l \in L, l\notin T(L-\{ l \})$.

Definition 4 : Soit $A \in T$. $\dim_{+}(A)=\sup\{ card(V) \mid V \subset A, V \text{ est libre}\}$.

Definition 5 : Soit $A \in T$. $\dim_{-}(A)=\inf\{card(G)\mid G \subset A, T(G)=A\}$.

Definition 6 : $A \in T$ a une dimension finie, si $\dim_+(A)=\dim_-(A)=\dim(A) \in\mathbb N$.

Definition 7 : $(S,T)$ est une structure régulière, si $(S,T)$ est une structure et $$\forall F \subset S, F \text{ libre },a\in S,a\notin T(F), \text{ then } F \cup \{a\} \text{ est libre} $$.

Theorem 1 : Soit $(S, T) $ une structure alors $\forall A \in T$, $\dim_+(A) \geq \dim_-(A)$.

Theorem 2 : Soit $(S,T)$ une structure régulière et $S$ avec une dimension finie. Alors
\begin{gather*}
\forall A \in T, A \text{ has a finite dimension} \\
\forall (A, B) \in T^2, A\subset B, \dim(A)=\dim(B), \text{ then } A=B.
\end{gather*}


PS : il m'a fallut du temps pour trouver les bonnes définitions...

Quelques exos pour manipuler les concepts :

A) Déterminer dim+(Z),dim-(Z),dim+(Z/nZ), dim-(Z/nZ)

B) Soit R munit de la strucutre des fermés.
1) Déterminer $dim(R) $
2) Déterminer $S$ fermé tel que $card(S) =card(\mathbb R) $ et $S$ possède une base : une famille libre et génératrice.
Tout problème simple à comprendre, admet une solution simple et parfois tellement astucieuse qu'elle est dure à trouver.

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alm

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Re: Démonstrations élégantes

Message par alm » 01 avr. 2023 01:21

Contre-exemple: Couple (X,Y) de variables aléatoires tel que $ \text{cov}(X,Y)=0 $ mais $ X $ et $ Y $ non indépendantes.
SPOILER:
Soit $ X $ une variables aléatoire qui suit la loi uniforme discrète sur $ \{-1,0,1\} $ et $ Y=X^2 $. On a $ \mathbb{P}(X=1,Y=1)=\mathbb{P}(X=1,X^2=1)=\mathbb{P}(X=1)=\frac 13 $. Remarquons que $ Y=X^2 $ suit Bernoulli de paramètre $ \frac 23 $, donc $ \mathbb{P}(X=1).\mathbb{P}(Y=1)=\frac 13.\frac 23=\frac 29 $, donc $ X $ et $ Y $ ne sont pas indépendantes.
Par ailleurs, $ \text{cov}(X,Y)=\mathbb{E}(X)\mathbb{E}(X^2)-\mathbb{E}(X^3)=0 $ , puisque $ X=X^3 $ et $ \mathbb{E}(X)=0. $
Modifié en dernier par alm le 03 avr. 2023 03:45, modifié 1 fois.

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Re: Démonstrations élégantes

Message par Contrexemple » 01 avr. 2023 17:58

Version prépa :

Soit E un R ev, déterminer une CNS sur E tel que : CNS(E) ssi E de dim finie.

Avec CNS(E) qui ne s'exprime que sur les sev de E.

SPOILER:
CNS(E) : Pour toute suite $ (E_i)_i$ de sev de E tel que $\forall i \in \mathbb N, E_{i} \subset E_{i+1}$, alors cette suite est constante à partir d'un certain rang.

Tout problème simple à comprendre, admet une solution simple et parfois tellement astucieuse qu'elle est dure à trouver.

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Re: Démonstrations élégantes

Message par Contrexemple » 18 avr. 2023 19:09

Salut et bon courage pour les concours,

Résoudre pour $(x,y) \in \mathbb Z^2$ : $3+xy^2+y+x^2=0$.



SPOILER:
Je rends publique cette astuce car, elle peut être utile pour les concours.

En résolvant le système comme $x$ la racine d'un polynôme de deg 2 :

$x=\frac{1}{2}\left(-y^2\pm \sqrt{y^4-4y-12}\right)$

Pour que $x$ soit entier il faut que $y^4-4y-12$ soit un carré d'entier.

C'est à dire résoudre le système $z^2=y^4-4y-12$ c'est à dire $A=(y^2-z)(y^2+z)=4y+12$

1) Si $A \neq 0$ alors $(y^2\pm z) | 4y+12 $ donc $|y^2\pm z| \leq |4y+12| $ donc $|y^2| \leq |4y+12|$

donc $|y|^2\leq 4|y|+12$ donc $|y| \leq 6$

On essaie les valeurs $y \in [-6,6] \cap \mathbb Z$ on trouve $W=\{(0,-3),(-9,-3)\}$

2) Pour $A=0$ on re-tombe sur $W$

Donc les solutions sont l'ensemble : $W$
Tout problème simple à comprendre, admet une solution simple et parfois tellement astucieuse qu'elle est dure à trouver.

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