La seule condition est 0∈D.
Aucune hypothèse de convexité, de symétrie n’est nécessaire car l’énoncé ne demande qu’une distance, pas une norme.
Toute distance vérifie d(0,0)=0⩽1, donc 0∈D.
Soit D∋0. Définissons ρ:R2→[0,+∞[ par
ρ(0)=0,ρ(x)=1 si x∈D∖{0},ρ(x)=2 si x∈/D,de sorte que ρ s’annule uniquement en 0 et que D={ρ⩽1}. Posons alors
d(x,y)={0ρ(x)+ρ(y)si x=y,sinon.
C’est une distance. La symétrie est claire. Si d(x,y)=0 avec x=y, alors ρ(x)=ρ(y)=0, donc x=y=0, ce qui est absurde. Pour l’inégalité triangulaire, soient x,y,z ; si x=z le membre de gauche est nul. Sinon, ou bien y∈/{x,z} et
d(x,y)+d(y,z)=ρ(x)+2ρ(y)+ρ(z)⩾ρ(x)+ρ(z)=d(x,z),ou bien y vaut x ou z, et les deux membres coïncident.
Enfin d(x,0)=ρ(x), donc {x:d(x,0)⩽1}={ρ⩽1}=D. ■
Remarquons que la distance construite en réponse à l’énoncé littéral n’induit pas la topologie usuelle.
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