Solution
On peut en effet procéder par récurrence, et montrer que les parties denses et convexes de sont .
Dans le cas où , les parties convexes sont exactement les intervalles. Si un intervalle est dense, il est nécessairement total. En effet, soit un intervalle dense, et . Comme est dense, n’est pas vide, de même pour . Il existe ainsi et dans tels que . Puisque est un intervalle, . Ceci montre le résultat pour .
Soit tel que l’on a montré que les parties denses de sont totales. Par isomorphisme bicontinu, c’est aussi vrai pour tout -espace vectoriel normé de dimension finie égale à . Montrons que c’est vrai pour . Soit une partie convexe et dense de . Soit un hyperplan de . Il est clair que est convexe. Si on a montré que est dense dans , alors (par l’hypothèse de récurrence), ce qui implique directement que .
Montrons que est dense dans . Puisque est le noyau d’une forme linéaire (continue) , on peut donc écrire . Soit , , et la boule ouverte de centre et de rayon . Par densité de , il existe et dans tels que et . Soit le segment qui relie à . Par le théorème des valeurs intermédiaires, il existe un réel tel que . On déduit alors que le segment rencontre en un point , mais puisque est convexe, . Comme est convexe, , ainsi il existe un point de qui est aussi dans , et est dense dans .

No messages yet.