Compacité d'un ensemble d'ensembles
Titre initial : Compacité de l'ensemble des ensembles de périmètre 1?
[Le titre doit être court. AD]
Bonjour !
Une question de nature topologico-géométrique me taraude : Soit $H$ l'ensemble des fermés connectés de $[0,1]^2$, muni de la métrique de Hausdorff. Soit $H_1$ le sous-ensemble de $H$ constitué des ensembles de périmètre inférieur ou égal à 1). Cet ensemble est-il compact ??
Remarque 1: La réponse est négative si on ne suppose plus que ces ensembles sont connectés, c'est une hypothèse très importante.
Remarque 2: Si $F_n$ est une famille dans $H_1$, alors par compacité de la métrique une sous-suite $F_{n'}$ converge vers un ensemble, qui est de plus connecté (facile). La question revient donc à savoir si la fonction périmètre est SCI dans $H$ ...
Merci d'avance !
[Le titre doit être court. AD]
Bonjour !
Une question de nature topologico-géométrique me taraude : Soit $H$ l'ensemble des fermés connectés de $[0,1]^2$, muni de la métrique de Hausdorff. Soit $H_1$ le sous-ensemble de $H$ constitué des ensembles de périmètre inférieur ou égal à 1). Cet ensemble est-il compact ??
Remarque 1: La réponse est négative si on ne suppose plus que ces ensembles sont connectés, c'est une hypothèse très importante.
Remarque 2: Si $F_n$ est une famille dans $H_1$, alors par compacité de la métrique une sous-suite $F_{n'}$ converge vers un ensemble, qui est de plus connecté (facile). La question revient donc à savoir si la fonction périmètre est SCI dans $H$ ...
Merci d'avance !
Réponses
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De mon tel au sommet d'une montagne donc peu de garanties que je me reconnecte vite, mais qu'appelles-tu ensemble connectés et distance de Hausdorff ?Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
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Bonjour,
merci pour ton message,
un ensemble connecté c'est un ensemble qui n'a qu'une seule composante connexe, dans $\mathbb{R}^2$ ca équivaut à dire que deux points de cet ensemble peuvent toujours etre reliés par un chemin continu.
La distance de Hausdorff est définie de la manière suivante: Pour deux compacts $A,B$, $d_H(A,B)\leq r$ ssi chaque point de $A$ est à distance au plus $r$ de $B$ et vice-versa. La topologie induite est la même que la topologie de Fell, qui est compacte!
Un autre point: En fait pour mon problème c'est suffisant de supposer que seule le frontière de l'ensemble est connectée (d'ailleurs je ne sais pas ce qui se passe sans cette hypothèse). Peut-etre que ca revient a dire que l'ensemble est simplement connexe, je ne sais pas.
J'ai fait quelques petits dessins et j'ai l'impression que je peux utiliser les "Packing measures": $P(A)$ est le supremum sur $\delta$ des sommes de diametres de cercles de rayon $\leq \delta$ qui ont leur centre sur $A$ et ne se touchent pas. Quelqu'un connait une bonne référence pour ces mesures? (Je cherche à savoir si $\leq \delta$ peut etre remplacé par $=\delta$). -
Rectification: Je reviens à mon problème initial: La fonction périmètre est-elle semi-continue inférieurement sur la classe des ensembles connectés de périmètre inférieur ou égal à $1$?
L'histoire avec les frontières connectées ne servait en fait à rien. (et oubliez la question sur les packing measures aussi).
Désolé! -
Bon je n ai pas vrmt saisi la difference entre connecte et connexe mais c est pas grave
en ANS si K est un sous compact du carre de peri1 alors il existe effectivement un compact standard superproche de K de perimetre 1 aussi en definissant perimetre comme longueur de la plus courte courbe de jordan (enfin la borne inf de telles courbes) qui le contient dans sa composante bornee
of course je ne sais pas si ca repond a ta questionAide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi -
Enfin je veux dire ca y repon oui avec "ma" definition du perimetre mais je sais pas si ca te convientAide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
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Bonjour,
connecté=connexe, je n'ai peut-être pas le bon vocabulaire.
Je pensais au périmètre comme mesure de Hausdorff $1$-dimensionelle de la frontière. La raison est que la classe des ensembles qui sont limites de composantes bornées de courbes de Jordan n'est pas fermée (même si on impose que le Jordan-périmètre soit plus petit que $1$, serpent qui se referme sur lui-même par exemple). C'est aussi pour ça que je ne peux pas considérer les ensembles à frontière connexe.
Je n'arrive pas à trouver de contre-exemples. L'idée serait de trouver une suite d'ensembles connexes qui gagne subitement du périmètre à la limite, mais je ne vois pas comment c'est possible...
Merci de ta réponse en tout cas! -
Euu je te reponds un peu dans le flou mais pour moi un ensemble limite densembles de perimetres au pljs un est de perimetre au plus 1 avec ma def de perimetre en tout cas! Je posterai une preuve d un ordi autre que mont el
apres la ques tion se pose effectivement pour peri exactement egal a un la oui on peut obtenir un ensemble de peri 0 qui soit lim d ensembles de peri 1 en pensant a une etoile de mer qui a de plus en plus depattes au fur et a mesure qu elle rapetisseAide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi -
Oui tout à fait d'accord, je me suis mal exprimé. Pour des raisons un peu compliquées il faudrait dans ce cas que je ne considère que les ensembles pour lesquels les deux périmètres coincident, et cette classe n'est pas fermée, donc le Jordan-péimètre est inutile pour moi.
Le fait qu'on passe de périmètre 1 à 0 ne m'étonne pas, ce que je veux montrer est que le contraire (passer de 1 à 2 par exemple) est impossible, avec le périmètre classique. -
Je suis a un feu rouge je regarderai ce soir ta def du perimetre mais pr moi toute def qui se respecte empeche de passer de 1 a 2 si tu peux detailler ta def du perimetre formellement pour u. Gars qui ne connait pas de mots savants?Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
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Dis donc tu écris vite
Mon périmètre c'est la mesure de Hausdorff 1-dimensionelle de la frontière. Formellement, le supremum de sommes des diametres de boules qui recouvrent la frontière.
Si tu sais ou je peux trouver une preuve de semi-continuité, bingo! Ca n'est pas standard puisque c'est faux si on autorise les ensembles non-connexes (points qui remplissent le carré par exemple).
(Sinon je suis un probabiliste, j'avais l'impression que ct comme ça qu'on définissait le périmètre dans $\mathbb{R}^2$).
Conduis prudemment! -
cc a écrit:Je suis a un feu rouge
C'est pas toi qui conduit, j'espère ! :S
@raphayel : une notion de périmètre qui doit avoir par construction de bonnes propriétés de semi-continuité inférieure, c'est la variation totale du gradient de la fonction caractéristique de ton ensemble. Je connais mal, c'est de la théorie de la mesure géométrique et tout ça... -
[la prochaine fois il va nous dire qu'il n'a pas beaucoup le temps de rédiger car il est sur l'autoroute à contresens]
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Oui en effet, bonne idée, mais la semi-continuité est pour la convergence $L^1$ de la fonction caractéristique, si je me souviens bien de mes cours, or je dois rester avec ma topologie de Hausdorff.
Maintenant, peut-être que sur l'espace des ensembles connectés de périmètres $\leq 1$, ces topos sont équivalentes, c'est une autre question intéressante! (pour moi en tout cas). Je serai curieux de savoir la réponse. -
C'est quoi ton contre-exemple avec des non connexes au fait ?
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Ah oui je n'avais bêtement pas pensé à "prendre des points" :-) Tu as aussi un contre-exemple si on impose aux ensembles d'être la fermeture de leur intérieur ?
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Des petits disques en grand nombre mais de périmètre aussi petit que l'on veut.
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Ah oui c'est simple une fois de plus On va mettre ça sur le compte de la piscine au bord de laquelle j'essaye de taper du latex
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On ne sera impressionnés que quand tu posteras de ton tel depuis le tremplin de 10m.
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Si ct moi qui conduis mais je suis ultra prude.t et parano sur la route mais la il durait 3mnAide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
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@raphayel : la version variation bornée du périmètre ne te convient pas de toutes façons. Pour cet ensemble :
elle trouve deux circonférences, alors que toi tu veux les deux circonférence + la longueur du segment...
Oups, je v heurter la surf de l'eau dans 2µs, ça va couper, jposterai la suite plus tard... -
Ah oui je comprends ton souci en fait ma def de perimetre n est valable que pour des convexes car pour les autres ca triche ca autirise a seloigner pour racccourcir le parcours
bon bin now je peux commencer a reflechirAide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi -
Bon en fait j'ai réfléchi et si on remplace "périmètre" par le "périmètre essentiel" de Remarque, ça m'intéresse aussi beaucoup! Mais du coup il faudrait montrer que la convergence pour Hausdorff implique la convergence L1 (ce qui m'intéresse aussi by the way).
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Comme définition du périmetre qui me parait le plus proche d'une vraie notion de périmetre est la borne sup quand e parcourt $\R^+$ de la borne inf de $A_e$, où $A_e$ désigne l'ensemble des longueurs des courbes de Jordan qui contiennent l'ensemble K dans leur composante bornée et dont aucun ne s'éloigne pas à plus de e de K
De la sorte deja, un ensemble qui est une réunion finie de disques fermés disjoints aura un perimetre infini (ou pas de perimetre du tout peu importe) ce qui correspond à l'impossibilité pour un marcheur d'en faire le tour sans s'en éloigner à un moment
Pour cette notion, la réponse à ta question devrait être oui pour des raisons routinières de compacité.
Maintenant, si tu tiens à garder ton autre périmètre, la question est probablement nettement plus difficile, mais par contre, elle n'a pas grand sens intuitif car effectivement, il n'est pas exclus que ce que tu arrives à faire avec des ensembles non connexes puissent aussi être faits avec des connexes, en raccourcissant des trucs par des segments comptés une seule fois comme sur le dessin de remarqueAide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi -
@CChalons: Je serai ravi de voir un contre-exemple.
Malheureusement le "vrai" périmètre "intuitif" te laisse faire n'importe quoi à l'intérieur de ta composante bornée (tout en restant connexe) sans changer de valeur, ce qui ne convient pas pour mon problème.
@remarque: Bon par rapport à la question précédente, ça ne marche pas: Imagine une longue courbe qui remplit le carré, son perimètre essentiel est 0, et pourtant il converge pour Hausdorff vers le carré tout entier... -
@CChalons: Par rapport au dessin de Remarque: Peut-être pensais-tu à une sorte de tube qui s'aplatirait pour devenir un segment: Dans ce cas la distance est divisée par 2 à la limite, ce qui plaide encore pour une "disparition du périmètre" à la limite, mais pas pour de l'apparition. Je ne vois pas de manière de dédoubler le périmètre à la limite par contre...
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Je ne dis pas qu'un contre-exemple avec TA définition est simple, mais il y a des raisons pour qu'il existe. Non, je ne pensais pas à un tube... Je ne pensais à rien de spécial... Simplement au fait que tu gagnes un peu en ne comptant qu'une seule fois un segment au lieu de 2, ceci pouvant servir éventuellement dans une construction spéciale.
En fait quand tu vas recouvrir (with R) la frontiere de K de disques hyperpetits, comparés à K' qui tend vers K et à un de ses recouvrements nettement plus économique en terme de périmètre, il faudrait trouver une zone où vraiment trop de boules dans R, de sorte qu'on puisse en enlever, pour ça se servir de sousrecouvrements finis peut être utile effectivement , mais explique peut-être pourquoi tu tiens à ta définition "bizarre" de perimetre?Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi -
mmm je ne comprends pas vraiment je crois, qu'est-ce que 'R'?
Sinon c'est peut-être le vocabulaire qui pose problème, le "périmètre" que j'utilise est largement utilisé en géométrie sous l'appelation "mesure de Hausdorff 1-dimensionelle de la frontière", mais je trouvais ça trop long
Sinon comme je te disais j'ai besoin d'approcher mon ensemble par d'autres ensembles en restant dans la classe des ensemble de périmètre $\leq 1$, mais avec le Jordan-périmètre comme il peut se passer n'importe quoi à l'intérieur de mes ensembles, je ne peux pas avoir une bonne approximation. -
Ah ok $R$ est l'ensemble de boules.
Il se trouve qu'à un moment donné $K'$ devra avoir au moins un point de sa frontière dans chacune de ses boules, donc ça va être dur d'économiser des boules je pense (sic).
D'ailleurs en terme de recherches de contre-exemple, avec ce genre de considérations j'ai pu montrer que si $K'$ a tjs une frontière connexe alors le périmètre est plus grand à la limite (donc uniquement des contre-exemples avec $\partial K'$ déconnectés). -
Non, mais si tu prends par exemple un compact qui est un fermé d'intérieur vide genre le réseau routier d'une ville (les rues sont des segments de droite), et vue ta définition de périmetre, il est possible de l'approcher par un compact "mou" de relativement petit périmetre, n'oublie pas la topologie que tu as mise. Bon, je ne garantis rien, mais la topologie que tu as choisie est très grossière par rapport à ta notion de périmètreAide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
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C'est vrai que cette topo est très grossière, mais mon espoir est qu'elle devienne (beaucoup) moins grossière quand on connecte les ensembles...
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cc a écrit:il est possible de l'approcher par un compact "mou" de relativement petit périmetre
Je ne sais pas ce qu'est un compact mou, mais je ne vois pas comment tu fais pour approcher un réunion de segments par des compacts de petit périmètre et connexes au sens de la distance de Hausdorff ? -
Bin je pensais a une sorte de peigne ie la reunion des segments verticaux enracines en les abscisses 1/n union le segment vertical enracine en l abscisse 0 union le segment horizontal qui me semble avoir un perimetre infini mais tas raison je vois pas vrmt cmt lapprocher par des compacts de petits perimetres mais je me disais en mettamt des peignes sur les.branches du peigne etcAide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
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Christophe ton intuition ne t'a pas trompé: Il existe un contre-exemple, trouvé sur mathoverflow par Sergei Ivanov:
http://mathoverflow.net/questions/72002/compactness-of-the-class-of-connected-sets-with-perimetre-smaller-than-1
enjoy! -
Très fort l'exemple ! (tu)(tu)
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Bonjour!
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