Ouvert connexe privé d'un élément


  • M

    Bonjour, je suis face à un exercice que je ne parviens pas à résoudre.

    Montrer que si U est un ouvert connexe non vide de R^2 (muni de la norme associée à la distance euclidienne) alors, pour tout x de U, U \ {x} est connexe.

    J'ai tenté d'utiliser les différentes caractérisations des espaces connexes que je connais mais je ne parviens jamais à conclure.
    Par exemple, si je considère V un ouvert-fermé de U \ {x}, je ne parviens pas à montrer que l'union de V et de {x} est un ouvert de U, ce qui me permettrait ensuite de conclure. Si je considère une fonction de U \ {x} dans {0, 1}, je ne parviens pas non plus à en dire quoi que ce soit qui pourrait m'aider.

    Auriez-vous une idée pour me débloquer ?


  • mtschoon

    @Marc0Pol0 , bonjour,
    Je vois que tu n'as pas encore eu de réponse., alors je regarde.

    Je ne sais absolument pas ce qui est dans ton cours,
    Je ne fais une suggestion, mais peut-être qu'elle ne te conviendra pas...

    Un idée : Utiliser la Connexité par arcs.
    Voir le paragraphe 3 ici :
    https://www.i2m.univ-amu.fr/~rigat/Licence/chapitre5.pdf
    "Dans un espace métrique, un ouvert OOO est connexe si et seulement si il est connexe par arcs".

    Soit OOO un connexe.
    Deux points aaa et bbb de OOO peuvent être reliés par un chemin (un "arc") continu.

    On prend aaa et bbb dans OOO / xxx
    Deux cas :
    1er cas : le chemin reliant aaa avec bbb ne passe pas par xxx : c'est parfait (rien à faire)
    2ème cas : le chemin reliant aaa avec bbb passe pas xxx : il va falloir faire une "dérivation"
    (Vu que tu est dans R2R^2R2, tu peux faire éventuellement un schéma et des calculs faciles de distance, ou tu te contentes² du raisonnement)
    Vu que OOO est un ouvert. tu choisis une boule ( de rayon R >0 ), centrée sur xxx, contenue dans OOO, ne passant pas par aaa et bbb .
    Vu que le chemin passe par xxx, il "traverse" la boule de ccc à ddd.
    Tu considères le chemin allant directement de aaa à ccc, tu contournes la boule entre ccc à ddd, puis qui va directement de ddd à bbb .
    En concaténant ces 3 portions , tu obtiens un chemin continu de aaa à bbb situé dans OOO \ xxx.

    Conclusion :
    OOO / xxx est connexe par arcs, donc il est connexe.

    C'est une idée assez "concrète".
    A toi de voir si elle peut t'aller.
    Bon courage.