exercice de densité

Bonjour

comment démontrer que l'ensemble des $\frac{k}{2^n}$ k et n entiers est dense dans $\R$

Faut il passer par les développement diadiques?

Réponses

  • On peut procéder un peu comme pour montrer la densité de $\Q$. Soient $x,y \in \R^2$ et $z = y - x$ disons positif. $\R$ est archimédien, donc il existe $n \in \N^{*}$ tel que $nz > 1$. Notons $k = E[2^n x] + 1$ d'où $k \leq 2^n x + 1 < k + 1$.
    On divise par $2^n$, on obtient $x < \frac{k}{2^n}$ et $\frac{k}{2^n} \leq x + \frac{1}{2^n}$, puis avec $\frac{1}{2^n} < \frac{1}{n}$, on obtient:
    $x < \frac{k}{2^n} \leq x + \frac{1}{n} < x + z = y$

    edit: coquilles..
  • Merci Randi

    et oui R est archimédien. Ca montre à partir de la construction de R?
  • Bonjour e=mc3,
    $\R$ est archimédien siginifie que pour tout couple $(x,y)$ réels positifs,il existe un entier $n$ tel que $nx>y$.
    Je te propose une petite démo par l'absurde.
    Supposons que pour tout $n$ entier $nx<y$ alors l'ensemble $E$ des multiples de $x$ est non vide,majoré par $y$ et donc admet une borne supérieure qu'on note $s$.Alors,on a que $s-x<s$ et donc il existe un élement de $E$ ,$n_0 x$ tel que $s-x<n_0 x$ doù $s<(n_0+1)x$ ce qui est absurde par définition de la borne supérieure des multiples de $x$.
  • OK Mk184, mais $\Q$ aussi est archimédien, donc il y a démo sans axiome de la borne sup...
  • " sans axiome de la borne sup "
    Axiome ou propriété de la borne sup, that is the question ?
    Dans les constructions de R que je connais, c'est une propriété.
    Quelle construction de R admet la borne sup comme axiome ?

    Alban, ignorant sur ce point.
  • Hmmm bien vu Alban, pour moi aussi c'est une propriété. Il me semble qu'on peut aussi définir un "corps réel" comme un corps totalement ordonné, archimédien et possédant la propriété de la borne sup mais je m'aventure en terrain boueux vu que je ne connais pas trop (d'ailleurs un tel corps est-il toujours isomorphe à $\R$ ? je ne me souviens plus mais je sais que la réponse est surprenante !).

    Donc pour une démo sans borne sup de l'archimédéanitute : soient $x,y > 0$, on note $n=E(y/x)+1$ (la partie entière est définie sans borne sup, à base de propriétés de $\N$) alors $nx>y$.
  • Salut Egoroff,

    Deux remarques sur ton dernier message:

    - Dans un groupe Archimédien $(G,+,\leq )$ (Archimédien avec un grand "A" signifiant groupe abélien, totalement ordonné, non discret, archimédien et non nul !), les trois assertions suivantes sont équivalentes :
    (1) $G$ vérifie la propriété de la borne sup (ie toute partie non vide et majorée etc..).
    (2) Toute suite croissante majorée dans G est convergente.
    (3) $G$ est complet (ie tout suite de Cauchy converge).

    $\R $ est un groupe Archimédien vérifiant (3) (c'est le complété de Cauchy du groupe Archimédien $(\Q,+,\leq)$), ça répond à ta première question.

    - ce qui me gêne profondément dans ta démo de la propriété d'Archimède, c'est que l'existence et l'unicité de la partie entière repose sur le caractère archimédien de $\R $...
    En fait, ce caractère archimédien de $\R $ se justifie par le fait que le complété de Cauchy d'un groupe Archimédien est lui-même Archimédien.

    (bibliographie : Arnaudiès-Fraysse, cours de mathématiques, volume 2 : analyse, chapitre 1).
  • Salut Aleg !

    Oui bien vu, l'existence de ma partie entière repose sur le caractère archimédien de $\R$.. suis-je bête !

    Merci pour ces précisions fort éclairantes sur les groupes Archimédiens, les équivalences sont assez naturelles mais bon je vais essayer de les démontrer proprement (et sans cercle vicieux cette fois !). Y a-t-il des groupes Archimédiens plus "gros" que $\R$ ?

    Pour ma part j'ai appris tout ça dans le Ramis/Deschamps/Odoux d'analyse et je dois avouer que je ne me souviens plus de leur démo de "$\R$ est archimédien". J'irai regarder quand j'en aurai la possibilité.

    Je reste un peu frustré ; tu ne penses pas qu'on peut trouver une démo très simple, dans le style de celle proposée par Mk1844, sans propriété de la borne sup ? (évidemment ça dépend de ce qu'on sait déjà...)
  • On peut obtenir le caractère archimédien de $\R $ à partir, d'une part, de la densité de $\Q $ dans $\R $ et, d'autre part, du caractère archimédien de $\Q$ (qui lui-même doit se prouver assez facilement à partir du caractère archimédien de $\Z $, qui lui-même doit se prouver assez facilement à partir de la division euclidienne.. ouf!) :
    si $A>0$ et $B$ sont deux réels, on peut trouver des rationnels $a\in ]0;A[$ et $b\in]B;B+1[$ et donc utiliser le caractère archimédien de $\Q$ : il existe un entier $n$ tel que $na\geq b$ d'où $nA\geq na\geq b>B$.
    (c'est la démo du RDO).
  • OK merci Aleg. J'imagine que c'est l'adaptation de la preuve générale pour le complété Archimédien. Finalement celle de Mk1844 est plus courte !
  • Cet ensemble est un sous groupe additif de $\R$ qui n'est pas discret, donc il est dense.
  • Oui, mais quel ensemble ?
  • Celui de la question de départ, pardi ! ;)
  • Ah ben oui je l'avais oublié celle-là ! :)

    Effectivement c'est une bonne réponse.
  • Bonsoir

    autre ex interessant:

    le groupe des unites de l'anneau des décimaux est dense dans R..

    (interet théorique évident pour une approche des réels par des décimaux..)

    Oump
  • bonsoir,
    je reviens brièvement sur uen question d'Egoroff (certes, hors sujet..) : Y a-t-il des groupes Archimédiens plus "gros" que $ \mathbb{R}$ ? Réponse sur ce vieux fil : \lien{http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?f=2&i=305054&t=305054}
  • Oump : Intéressant ce résultat, et pas forcément intuitif. Est-ce vrai dans toutes les bases ?

    Aleg : Merci beaucoup d'avoir exhumé ce fil, je vais parcourir ça en détail (si j'ai bien compris la réponse à ma question est non).
  • Bonjour Egoroff,

    Un sous-groupe du groupe multiplicatif de R*+ est monogène ou dense
    ( cf le log qui ramène aux sous groupes additifs de R )

    Dans le cas des décimaux inversibles le groupe des unités est dense car une puissance de 2 et une puissance de 5 ne peuvent pas être égales..

    Tu auras ainsi une idée de la réponse à ta question ;;)

    Oump.
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