Connexe si TVI globalement vérifié ?

Bonjour
J'aimerais savoir si l'énoncé suivant est correct, si on peut l'améliorer, et dans ce cas si vous avez une référence. Voilà l'énoncé.
Soit $E$ espace métrique. Si pour toute fonction continue $f:E\to \mathbb{R}$ et toute partie $A\subseteq E$ connexe, on a $f(A)$ connexe de $\mathbb{R}$, alors $E$ est connexe.
Merci.

Réponses

  • Si $f$ est continue et $A$ est une partie connexe de $E$, alors $f(A)$ est une partie connexe de l'espace d'arrivée.

    Contre-exemple : Inutile puisque le TVI est toujours valable.
    $f = \mathbb{1_\mathbb{R+}}$ définie sur $E = \mathbb{R}^*$ est continue, vérifie le TVI tel que formulé au-dessus, et $E$ n'est pas un connexe de $R$ (topologie usuelle à chaque fois).
  • Bonjour

    Ah oui merci. En fait l'hypothèse "Si.." que j'énonce est une tautologie : une fonction continue entre espaces topologiques envoie connexe sur connexe.

    En fait c'est peut-être moi qui ai mal compris l'énoncé. L'hypothèse exacte est "Si toute fonction réelle continue sur E vérifie le TVI, alors E est connexe".

    Mais je ne pense pas que votre contre-exemple contredise ce dernier résultat ? Il faudrait montrer que le TVI est vrai pour toute fonction continue, tandis que l'espace serait non connexe.
  • Bonjour,
    Il y a une caractérisation utile des espaces topologiques connexes : $E$ est connexe ssi toute fonction continue $E\to\{0,1\}$ est constante.
  • L'hypothèse exacte est "Si toute fonction réelle continue sur E vérifie le TVI

    Cette hypothèse est tout le temps vraie puisque c'est un théorème : le TVI :-D

    Effectivement mon contre-exemple manque de clarté, l'ajout de la fonction $f$ est superflu, mais l'espace proposé est bel et bien un contre-exemple, puisque le TVI est valable !
  • Bonjour,
    Déjà j'interprète "fonction réelle" comme à valeurs réelles et non à variable réelle. Donc je ne suppose pas $E$ partie de $\mathbb{R}$, juste espace métrique (voir topologique si c'est vrai), ai-je raison ?

    Je connaissais cette caractérisation Calli. Mais je n'aboutis pas. Je me donne $f:E\to \{0,1\}$ continue. Je note $C(x)$ les composantes connexes, alors $f$ est constante sur chaque $C(x)$ et vaut $0$ ou $1$.

    Ensuite, si $E$ est un e.v.n. alors je peux considérer le segment $[x,y]$ dans $E$. Puis $f([x,y])$ est connexe donc j'obtiens que $f$ à la même valeur sur $C(x)$ et $C(y)$. D'où j'obtiens $f$ constante sur $E$.
    Peut-être qu'il est nécessaire que $E$ soit un e.v.n. ?
  • Je viens de voir le message de purple, je suis un peu perdu. Donc dans mon précédent post ce que je montre c'est du vent ?
  • La question qui t'intéresse est peut-être la suivante : si toute fonction $f : E \to \R$ continue a une image $f(E)$ connexe dans $\R$, peut-on en déduire que $E$ est connexe ? Qu'en penses-tu ?
  • Ah oui ce message c'est du vent car un e.v.n. est convexe donc en particulier connexe.
  • Bonjour,

    L'énoncé que j'ai sous les yeux est "Si toute fonction réelle continue sur E vérifie le TVI, alors E est connexe", livre de Dreveton-Lhabouz. Oui c'est peut-être ça Siméon, je commence à me demander ce qu'ont voulu dire les auteurs. :-S

    D'ailleurs, j'espère qu'ils feront une ré-édition, car j'ai pu compter pas mal de problèmes plus ou moins "gros".
  • Je me permets d'insister, mon premier contre-exemple ayant pu t'embrouiller.
    Le TVI est un théorème valable dans tout espace topologique, en particulier dans un espace métrique/e.v.n.
    Si ta caractérisation est vraie, alors tous les espaces topologique sont connexes, c'est évidemment faux.
  • Oui je suis tout à fait d'accord.
  • En réponse à argon http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?14,2251086,2251172#msg-2251172 :

    Ok, les auteurs avaient très probablement en tête ce que je t'ai dit. Vois-tu comment le démontrer ? (pense par exemple à la caractérisation de Calli) Et puis, comment généraliser ceci à d'autres espaces arrivée ?
  • D'accord merci. Montrons l'énoncé suivant.
    $E$ espace topologique. Si pour toute fonction $f:E\rightarrow \mathbb{R}$, $f(E)$ connexe de $\mathbb{R}$, alors $E$ connexe.
    Soit $g:E\rightarrow \{0,1\}$ continue. Alors par hypothèse $g(E)$ connexe de $\mathbb{R}$. Nécessairement, $g(E)$ singleton puis $g$ constante.

    Si je remplace $\mathbb{R}$ par un espace topologique $F$, ayant au moins deux éléments (que je note par abus $0$ et $1$), dans l'énoncé. Alors en reprenant le raisonnement, puisque $g(E)$ connexe de $F$ on ne peut avoir $g(E)=\{0,1\}$. Car $\{0,1\}=\{0\}\cup \{1\}$ s'écrit comme union disjointes de deux fermés non vides, donc n'est pas connexe. Puis, l'image n'étant pas vide on a $g$ constante.

    Est-ce plus ou moins correct ?

    [EDIT] Pour le coup j'imaginais ce résultat comme une réciproque partielle du TVI, mais sans parler de continuité ce n'en n'est pas une. Cet énoncé ne m'a pas l'air très utile en pratique ?
  • Désolé pour l'oubli, il manquait le mot continue dans mon message ! Sinon l'hypothèse est beaucoup trop forte (on peut carrément en déduire que $E$ contient au plus $1$ élément).

    Par conséquent, dans la généralisation, il faut aussi s'assurer que $\{0,1\}$ s'injecte continûment dans $F$ pour que ton raisonnement fonctionne.
  • Pas de soucis. Pour la généralisation je ne comprends pas pourquoi avoir l'injection continue ?

    Si je me fixe E, F espaces topologiques, et $x\neq y\in F$. Alors on a la caractérisation : E connexe ssi toute fonction continue de E dans $\{x, y\}$ est constante. Est-ce un problème de topologie sur $\{x, y\}$ induite par F (qui me semble être la discrète, qu'importe la topologie de F) ?
  • Il existe des espaces non séparés dans lesquels un ouvert contient soit $x$ et $y$ à la fois, soit ni $x$ ni $y$.
  • Bonjour,

    D'accord merci, je n'avais pas assez de recul. Et donc dans ce cas la topologie induite n'est pas forcément la topologie discrète.
  • Ca a l'air de s'être crypté, donc je te fais une remarque qui résout (tant pis, si les gens voulaient te faire chercher, et pardon, ne lis pas si tu veux chercher) a priori tes inquiétudes/questions/problème de livre.

    Soit $E$ pas connexe, $(U,V)$ une partition en ouverts qui en atteste et
    $$
    f: x\mapsto \text{if}\ x\in U\ \text{then} \ 0\ \text{else} \ 2.

    $$ Elle est continue et ne vérifie pas le TVI, puisque $1$ n'a pas d'antécédent.
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • Bonjour,

    christophe c, je lis et relis ton message, et j'ai du mal à faire le lien entre ton exemple et le problème du livre, étant donné que l'image de f n'intervient pas. Je comprends seulement que

    $$E \textrm{ non connexe }\Longrightarrow \exists f:E\rightarrow\mathbb{R}, f\in C^0\textrm{ et } f\notin TVI$$
  • Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • C'est la contraposee de ton post.
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • Ah oui ok, désolé pour la confusion. Merci bien.
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