Ivan Shishkin, Rye (1878)

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Annulation de Rådström

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Solution by ferntree · FR

  1. Montrons par récurrence que nA+CnB+Cn A + C \subset n B + C. Le cas n=1n = 1 est précisément l’hypothèse A+CB+CA + C \subset B + C. Soit n1n \geq 1 et supposons l’inclusion vraie au rang nn. Alors
    (n+1)A+C=nA+A+CnA+B+CnB+B+C=(n+1)B+C.(n + 1) A + C = n A + A + C \subset n A + B + C \subset n B + B + C = (n + 1) B + C.L’inclusion est donc vraie pour tout n1n \geq 1.

Soit maintenant aAa \in A et cCc \in C. On peut choisir un tel cCc \in C car CC est non vide. Pour tout n1n \geq 1, on a na+cnA+CnB+Cn a + c \in n A + C \subset n B + C. Il existe donc des (bk)1kn(b_{k})_{1 \leq k \leq n} dans BB et cnCc_{n} \in C tels que
na+c=k=1nbk+cn.n a + c = \sum_{k = 1}^{n} b_{k} + c_{n}.En divisant par nn, on réécrit a=βn+(cnc)/na = \beta_{n} + (c_{n} - c) / n, où βn\beta_{n} est le barycentre des (bk)(b_{k}). La convexité de BB assure que βnB\beta_{n} \in B. Puisque CC est borné, la suite (cnc)(c_{n} - c) est bornée, et par conséquent (cnc)/n(c_{n} - c) / n tend vers 00. Ainsi (βn)(\beta_{n}) tend vers aa. Or BB est fermé et βnB\beta_{n} \in B pour tout n1n \geq 1, donc aBa \in B. Comme aa était arbitraire, on conclut que ABA \subset B.

  1. Pour un contre-exemple, considérer A=[0,1]A = [0, 1], B={0,1}B = \{0, 1\} et C=[0,1]C = [0, 1]. On a bien A+C=B+C=[0,2]A + C = B + C = [0, 2] mais pas ABA \subset B.

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