Soit  un espace vectoriel normé.

 

Montrer que pour tout ouvert U de E on a :

 

 

 

 désigne la frontière de U.

 

 

 

 

Analyse

 

On peut établir le résultat de diverses façons. Nous en proposons deux.

Dans la première nous raisonnons par l’absurde en supposant que l’intérieur de la frontière est non vide et en utilisant la définition d’un ouvert. On aboutit alors à une contradiction.

Dans la seconde, nous travaillons avec la frontière de U en tant qu’intersection de deux ensembles. On doit alors considérer l’intérieur de cette intersection.

 

 

Résolution

 

Dans un premier temps, rappelons que pour toute partie A de E on a : .

Puisque l’on considère ici une partie U ouverte, il vient : .

 

 

1ère approche

 

Supposons que l’on ait .

Soit alors x dans . Par définition de l’intérieur d’une partie, il existe une boule ouverte  de centre x incluse dans . On a alors :  et on en déduit que x n’appartient pas à l’adhérence de U. Ce qui contredit : .

 

 

2ème approche

 

On peut écrire :  où  désigne le complémentaire de U dans E.

 

Pour toutes parties A et B de E on a :  et .

On a alors : .

Comme , on a : . Soit : .

Finalement : . Soit : .

 

 

Résultat final

 

 

Pour tout ouvert U d’un espace vectoriel normé E, on a :