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Borne supérieure et borne inférieure — Wikipédia

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mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Borne supérieure et borne inférieure</span></h1> <div id="p-lang-btn" class="vector-dropdown mw-portlet mw-portlet-lang" > <input type="checkbox" id="p-lang-btn-checkbox" role="button" aria-haspopup="true" data-event-name="ui.dropdown-p-lang-btn" class="vector-dropdown-checkbox mw-interlanguage-selector" aria-label="Aller à un article dans une autre langue. 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href="https://cv.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%83%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%BC%D1%83%D0%BC_%D1%82%D0%B0%D1%82%D0%B0_%D0%B8%D0%BD%D1%84%D0%B8%D0%BC%D1%83%D0%BC" title="Супремум тата инфимум – tchouvache" lang="cv" hreflang="cv" data-title="Супремум тата инфимум" data-language-autonym="Чӑвашла" data-language-local-name="tchouvache" class="interlanguage-link-target"><span>Чӑвашла</span></a></li><li class="interlanguage-link interwiki-de mw-list-item"><a href="https://de.wikipedia.org/wiki/Infimum_und_Supremum" title="Infimum und Supremum – allemand" lang="de" hreflang="de" data-title="Infimum und Supremum" data-language-autonym="Deutsch" data-language-local-name="allemand" class="interlanguage-link-target"><span>Deutsch</span></a></li><li class="interlanguage-link interwiki-en mw-list-item"><a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Infimum_and_supremum" title="Infimum and supremum – anglais" lang="en" hreflang="en" data-title="Infimum and supremum" data-language-autonym="English" 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title="اینفیمم و سوپریمم – persan" lang="fa" hreflang="fa" data-title="اینفیمم و سوپریمم" data-language-autonym="فارسی" data-language-local-name="persan" class="interlanguage-link-target"><span>فارسی</span></a></li><li class="interlanguage-link interwiki-fur mw-list-item"><a href="https://fur.wikipedia.org/wiki/Estrem_superi%C3%B4r_e_estrem_inferi%C3%B4r" title="Estrem superiôr e estrem inferiôr – frioulan" lang="fur" hreflang="fur" data-title="Estrem superiôr e estrem inferiôr" data-language-autonym="Furlan" data-language-local-name="frioulan" class="interlanguage-link-target"><span>Furlan</span></a></li><li class="interlanguage-link interwiki-gl mw-list-item"><a href="https://gl.wikipedia.org/wiki/%C3%8Dnfimo_e_supremo" title="Ínfimo e supremo – galicien" lang="gl" hreflang="gl" data-title="Ínfimo e supremo" data-language-autonym="Galego" data-language-local-name="galicien" class="interlanguage-link-target"><span>Galego</span></a></li><li class="interlanguage-link interwiki-he 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href="https://www.wikidata.org/wiki/Special:EntityPage/Q17502105" title="Lien vers l’élément dans le dépôt de données connecté [g]" accesskey="g"><span>Élément Wikidata</span></a></li> </ul> </div> </div> </div> </div> </div> </div> </nav> </div> </div> </div> <div class="vector-column-end"> <div class="vector-sticky-pinned-container"> <nav class="vector-page-tools-landmark" aria-label="Outils de la page"> <div id="vector-page-tools-pinned-container" class="vector-pinned-container"> </div> </nav> <nav class="vector-appearance-landmark" aria-label="Apparence"> <div id="vector-appearance-pinned-container" class="vector-pinned-container"> <div id="vector-appearance" class="vector-appearance vector-pinnable-element"> <div class="vector-pinnable-header vector-appearance-pinnable-header vector-pinnable-header-pinned" data-feature-name="appearance-pinned" data-pinnable-element-id="vector-appearance" data-pinned-container-id="vector-appearance-pinned-container" data-unpinned-container-id="vector-appearance-unpinned-container" > <div class="vector-pinnable-header-label">Apparence</div> <button class="vector-pinnable-header-toggle-button vector-pinnable-header-pin-button" data-event-name="pinnable-header.vector-appearance.pin">déplacer vers la barre latérale</button> <button class="vector-pinnable-header-toggle-button vector-pinnable-header-unpin-button" data-event-name="pinnable-header.vector-appearance.unpin">masquer</button> </div> </div> </div> </nav> </div> </div> <div id="bodyContent" class="vector-body" aria-labelledby="firstHeading" data-mw-ve-target-container> <div class="vector-body-before-content"> <div class="mw-indicators"> </div> <div id="siteSub" class="noprint">Un article de Wikipédia, l&#039;encyclopédie libre.</div> </div> <div id="contentSub"><div id="mw-content-subtitle"><span class="mw-redirectedfrom">(Redirigé depuis <a href="/w/index.php?title=Borne_inf%C3%A9rieure&amp;redirect=no" class="mw-redirect" title="Borne inférieure">Borne inférieure</a>)</span></div></div> <div id="mw-content-text" class="mw-body-content"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="fr" dir="ltr"><div class="bandeau-container metadata homonymie hatnote"><div class="bandeau-cell bandeau-icone" style="display:table-cell;padding-right:0.5em"><span class="noviewer" typeof="mw:File"><a href="/wiki/Aide:Homonymie" title="Aide:Homonymie"><img alt="Page d’aide sur l’homonymie" src="//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a9/Logo_disambig.svg/20px-Logo_disambig.svg.png" decoding="async" width="20" height="15" class="mw-file-element" srcset="//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a9/Logo_disambig.svg/30px-Logo_disambig.svg.png 1.5x, //upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a9/Logo_disambig.svg/40px-Logo_disambig.svg.png 2x" data-file-width="512" data-file-height="375" /></a></span></div><div class="bandeau-cell" style="display:table-cell;padding-right:0.5em"> <p>Pour les articles homonymes, voir <a href="/wiki/Borne" class="mw-disambig" title="Borne">Borne</a>. </p> </div></div> <p>En <a href="/wiki/Math%C3%A9matiques" title="Mathématiques">mathématiques</a>, les notions de <b>borne supérieure et borne inférieure</b> d'un <a href="/wiki/Ensemble" title="Ensemble">ensemble</a> de <a href="/wiki/Nombre_r%C3%A9el" title="Nombre réel">nombres réels</a> interviennent en <a href="/wiki/Analyse_(math%C3%A9matiques)" title="Analyse (mathématiques)">analyse</a>, comme cas particulier de la définition générale suivante&#160;: la borne supérieure (ou le <b>supremum</b>) d'une <a href="/wiki/Sous-ensemble" class="mw-redirect" title="Sous-ensemble">partie</a> d'un <a href="/wiki/Relation_d%27ordre" title="Relation d&#39;ordre">ensemble (partiellement) ordonné</a> est le <a href="/wiki/Extremum" title="Extremum">plus petit</a> de ses <a href="/wiki/Majorant" class="mw-redirect" title="Majorant">majorants</a>. Une telle borne n'existe pas toujours, mais si elle existe alors elle est unique. Elle n'appartient pas nécessairement à la partie considérée. <a href="/wiki/Relation_d%27ordre#Ordre_dual" title="Relation d&#39;ordre">Dualement</a>, la borne inférieure (ou l'<b>infimum</b>) d'une partie est le plus grand de ses minorants. </p><p>Lorsque l'ensemble ordonné est celui des réels, l'existence d'une borne supérieure est assurée pour toute partie non vide et <a href="/wiki/Major%C3%A9" class="mw-redirect" title="Majoré">majorée</a>&#160;: on dit que <a href="/wiki/Nombre_r%C3%A9el#Approche_axiomatique" title="Nombre réel">ℝ possède la <b>propriété de la borne supérieure</b></a>. Cette même propriété assure aussi l'existence d'une borne inférieure pour tout ensemble non vide et minoré de réels. Les bornes supérieure et inférieure d'un <a href="/wiki/Intervalle_(math%C3%A9matiques)" title="Intervalle (mathématiques)">intervalle</a> <a href="/wiki/Partie_born%C3%A9e" title="Partie bornée">borné</a> non vide de ℝ sont simplement ses extrémités. </p><p>Les bornes supérieure et inférieure d'une <a href="/wiki/Fonction_(math%C3%A9matiques)" title="Fonction (mathématiques)">fonction</a> sont les bornes de l'ensemble de ses valeurs. </p><p>N.B.&#160;: Les expressions anglaises <i><a href="https://en.wikipedia.org/wiki/upper_bound" class="extiw" title="en:upper bound"><span class="lang-en" lang="en">upper bound</span></a></i> et <i><a href="https://en.wikipedia.org/wiki/lower_bound" class="extiw" title="en:lower bound"><span class="lang-en" lang="en">lower bound</span></a></i> ne correspondent <i>pas</i> à «&#160;borne supérieure&#160;» et «&#160;borne inférieure&#160;», mais à <a href="/wiki/Majorant" class="mw-redirect" title="Majorant">majorant</a> et <a href="/wiki/Minorant" class="mw-redirect" title="Minorant">minorant</a>, respectivement&#160;; «&#160;borne supérieure&#160;» se traduit par <i><span class="lang-en" lang="en">least upper bound</span></i> ou <i><a href="https://en.wikipedia.org/wiki/supremum" class="extiw" title="en:supremum">supremum</a></i> et «&#160;borne inférieure&#160;» par <i><span class="lang-en" lang="en">greatest lower bound</span></i> ou <i><a href="https://en.wikipedia.org/wiki/infimum" class="extiw" title="en:infimum">infimum</a></i>. </p> <meta property="mw:PageProp/toc" /> <div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Définition"><span id="D.C3.A9finition"></span>Définition</h2><span class="mw-editsection"><span class="mw-editsection-bracket">[</span><a href="/w/index.php?title=Borne_sup%C3%A9rieure_et_borne_inf%C3%A9rieure&amp;veaction=edit&amp;section=1" title="Modifier la section : Définition" class="mw-editsection-visualeditor"><span>modifier</span></a><span class="mw-editsection-divider"> | </span><a href="/w/index.php?title=Borne_sup%C3%A9rieure_et_borne_inf%C3%A9rieure&amp;action=edit&amp;section=1" title="Modifier le code source de la section : Définition"><span>modifier le code</span></a><span class="mw-editsection-bracket">]</span></span></div> <div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Cas_général"><span id="Cas_g.C3.A9n.C3.A9ral"></span>Cas général</h3><span class="mw-editsection"><span class="mw-editsection-bracket">[</span><a href="/w/index.php?title=Borne_sup%C3%A9rieure_et_borne_inf%C3%A9rieure&amp;veaction=edit&amp;section=2" title="Modifier la section : Cas général" class="mw-editsection-visualeditor"><span>modifier</span></a><span class="mw-editsection-divider"> | </span><a href="/w/index.php?title=Borne_sup%C3%A9rieure_et_borne_inf%C3%A9rieure&amp;action=edit&amp;section=2" title="Modifier le code source de la section : Cas général"><span>modifier le code</span></a><span class="mw-editsection-bracket">]</span></span></div> <figure class="mw-halign-right" typeof="mw:File/Thumb"><a href="/wiki/Fichier:Illustration_of_supremum.svg" class="mw-file-description"><img src="//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/82/Illustration_of_supremum.svg/400px-Illustration_of_supremum.svg.png" decoding="async" width="400" height="128" class="mw-file-element" srcset="//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/82/Illustration_of_supremum.svg/600px-Illustration_of_supremum.svg.png 1.5x, //upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/82/Illustration_of_supremum.svg/800px-Illustration_of_supremum.svg.png 2x" data-file-width="282" data-file-height="90" /></a><figcaption>L'élément vert est la borne supérieure, comme plus petit des majorants (en rouge) de l'ensemble <i>M</i> des points bleus.</figcaption></figure> <p>Dans un <a href="/wiki/Ensemble_partiellement_ordonn%C3%A9" title="Ensemble partiellement ordonné">ensemble partiellement ordonné</a> <i>E</i>, la borne supérieure d'une <a href="/wiki/Sous-ensemble" class="mw-redirect" title="Sous-ensemble">partie</a> <i>F</i> de <i>E</i> est, s'il existe, le <a href="/wiki/Plus_petit_%C3%A9l%C3%A9ment" class="mw-redirect" title="Plus petit élément">plus petit</a> des <a href="/wiki/Majorant" class="mw-redirect" title="Majorant">majorants</a> de <i>F</i> dans <i>E</i>. Elle est classiquement notée sup(<i>F</i>), et caractérisée par&#160;: <span class="nowrap"><i>M</i> = sup(<i>F</i>)</span> si </p> <ol><li><i>M</i> est un majorant de <i>F</i>&#160;: <i>x</i> ≤ <i>M</i> pour tout <i>x</i> de <i>F</i>, et</li> <li>c'est le plus petit&#160;: pour tout <i>y</i> de <i>E</i>, si <i>y</i> est un majorant de <i>F</i> (c'est-à-dire si pour tout <i>x</i> de <i>F</i>, <i>x</i> ≤ <i>y</i>), alors <i>M</i> ≤ <i>y</i>.</li></ol> <dl><dt>Remarques</dt> <dd> <ul><li>Le lien entre la notion de borne supérieure et celle de <a href="/wiki/Plus_grand_%C3%A9l%C3%A9ment" class="mw-redirect" title="Plus grand élément">plus grand élément</a> (cf. début de la section «&#160;Exemples&#160;» <a href="#Exemples">ci-dessous</a>) est dû au fait que si <i>M</i> appartient à <i>F</i>, le point 2 ci-dessus est automatiquement vérifié.</li> <li>Si <i>M</i> = sup(<i>F</i>) alors, pour un élément donné <i>y</i> de <i>E</i>&#160;: <ul><li>le point 2. se réécrit&#160;:<center>pour que <i>y</i> ≥ <i>M</i>, il suffit que <i>y</i> majore chaque élément de <i>F</i>&#160;;</center></li> <li>d'après le point 1. et par transitivité de ≤, la <a href="/wiki/R%C3%A9ciproque" class="mw-redirect" title="Réciproque">réciproque</a> est vraie&#160;: si <i>y</i> ≥ <i>M</i>, alors <i>y</i> majore chaque élément de <i>F</i>, ou encore (par <a href="/wiki/Contrapos%C3%A9e" class="mw-redirect" title="Contraposée">contraposée</a>)&#160;:<center>pour que <i>y</i> ne soit pas minoré par <i>M</i>, il suffit qu'il existe dans <i>F</i> un élément non majoré par <i>y</i>.</center></li></ul></li></ul></dd></dl> <p>De la même manière, la borne inférieure de <i>F</i> dans <i>E</i> est, s'il existe, le <a href="/wiki/Plus_grand_%C3%A9l%C3%A9ment" class="mw-redirect" title="Plus grand élément">plus grand</a> <a href="/wiki/Minorant" class="mw-redirect" title="Minorant">minorant</a> de <i>F</i>. Elle est classiquement notée inf(<i>F</i>) et caractérisée par les propriétés duales (en inversant le sens des inégalités). </p><p>Une partie, même <a href="/wiki/Majorant" class="mw-redirect" title="Majorant">majorée</a>, d'un ensemble ordonné quelconque ne possède pas nécessairement une borne supérieure, mais <b>si elle en possède une, celle-ci est unique</b>. De même sa borne inférieure, si elle existe, est unique. </p> <div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Cas_d'un_ordre_total"><span id="Cas_d.27un_ordre_total"></span>Cas d'un ordre total</h3><span class="mw-editsection"><span class="mw-editsection-bracket">[</span><a href="/w/index.php?title=Borne_sup%C3%A9rieure_et_borne_inf%C3%A9rieure&amp;veaction=edit&amp;section=3" title="Modifier la section : Cas d&#039;un ordre total" class="mw-editsection-visualeditor"><span>modifier</span></a><span class="mw-editsection-divider"> | </span><a href="/w/index.php?title=Borne_sup%C3%A9rieure_et_borne_inf%C3%A9rieure&amp;action=edit&amp;section=3" title="Modifier le code source de la section : Cas d&#039;un ordre total"><span>modifier le code</span></a><span class="mw-editsection-bracket">]</span></span></div> <p>On peut toujours, dans la définition précédente, remplacer le point 2. par sa <a href="/wiki/Contrapos%C3%A9e" class="mw-redirect" title="Contraposée">contraposée</a>. Lorsque l'ordre sur <i>E</i> est <a href="/wiki/Ordre_total" title="Ordre total">total</a>, on en déduit qu'un élément <i>M</i> de <i>E</i> est la borne supérieure de la partie <i>F</i> si et seulement si&#160;: </p> <ol><li>pour tout <i>x</i> de <i>F, x ≤ M</i>, et</li> <li>pour tout <i>y &lt; M</i> dans <i>E</i>, il existe dans <i>F</i> au moins un <i>x &gt; y</i>.</li></ol> <div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Cas_des_réels"><span id="Cas_des_r.C3.A9els"></span>Cas des réels</h3><span class="mw-editsection"><span class="mw-editsection-bracket">[</span><a href="/w/index.php?title=Borne_sup%C3%A9rieure_et_borne_inf%C3%A9rieure&amp;veaction=edit&amp;section=4" title="Modifier la section : Cas des réels" class="mw-editsection-visualeditor"><span>modifier</span></a><span class="mw-editsection-divider"> | </span><a href="/w/index.php?title=Borne_sup%C3%A9rieure_et_borne_inf%C3%A9rieure&amp;action=edit&amp;section=4" title="Modifier le code source de la section : Cas des réels"><span>modifier le code</span></a><span class="mw-editsection-bracket">]</span></span></div> <p>Lorsque <i>E</i>=ℝ (muni de l'ordre usuel), on peut de plus remplacer «&#160;pour tout <i>y &lt; M</i>&#160;» par «&#160;pour tout <i>y</i> de la forme <i>M</i>–ε avec ε&gt;0&#160;». Un réel <i>M</i> est donc la borne supérieure d'une partie <i>F</i> de ℝ si et seulement si&#160;: </p> <ol><li>pour tout <i>x</i> de <i>F, x ≤ M</i>, et</li> <li>pour tout réel ε&gt;0, il existe dans <i>F</i> au moins un <i>x &gt; M</i>–ε.</li></ol> <div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Propriété_de_la_borne_supérieure"><span id="Propri.C3.A9t.C3.A9_de_la_borne_sup.C3.A9rieure"></span>Propriété de la borne supérieure</h2><span class="mw-editsection"><span class="mw-editsection-bracket">[</span><a href="/w/index.php?title=Borne_sup%C3%A9rieure_et_borne_inf%C3%A9rieure&amp;veaction=edit&amp;section=5" title="Modifier la section : Propriété de la borne supérieure" class="mw-editsection-visualeditor"><span>modifier</span></a><span class="mw-editsection-divider"> | </span><a href="/w/index.php?title=Borne_sup%C3%A9rieure_et_borne_inf%C3%A9rieure&amp;action=edit&amp;section=5" title="Modifier le code source de la section : Propriété de la borne supérieure"><span>modifier le code</span></a><span class="mw-editsection-bracket">]</span></span></div> <div class="bandeau-container bandeau-section metadata bandeau-niveau-information"><div class="bandeau-cell bandeau-icone-css loupe">Article détaillé&#160;: <a href="/wiki/Propri%C3%A9t%C3%A9_de_la_borne_sup%C3%A9rieure" title="Propriété de la borne supérieure">Propriété de la borne supérieure</a>.</div></div> <p>On dit qu'un ensemble ordonné <i>E</i> possède la <i>propriété de la borne supérieure</i> si toute partie non vide et majorée de <i>E</i> possède une borne supérieure. </p><p>C'est notamment le cas de l'<a href="/wiki/Construction_des_nombres_r%C3%A9els" title="Construction des nombres réels">ensemble ordonné ℝ des réels</a>. Mais ce n'est pas le cas de <a href="/wiki/Construction_des_nombres_rationnels" title="Construction des nombres rationnels">l'ensemble ordonné ℚ des rationnels</a>. </p> <div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Exemples">Exemples</h2><span class="mw-editsection"><span class="mw-editsection-bracket">[</span><a href="/w/index.php?title=Borne_sup%C3%A9rieure_et_borne_inf%C3%A9rieure&amp;veaction=edit&amp;section=6" title="Modifier la section : Exemples" class="mw-editsection-visualeditor"><span>modifier</span></a><span class="mw-editsection-divider"> | </span><a href="/w/index.php?title=Borne_sup%C3%A9rieure_et_borne_inf%C3%A9rieure&amp;action=edit&amp;section=6" title="Modifier le code source de la section : Exemples"><span>modifier le code</span></a><span class="mw-editsection-bracket">]</span></span></div> <ul><li>Si <i>F</i> possède un <a href="/wiki/Plus_grand_%C3%A9l%C3%A9ment" class="mw-redirect" title="Plus grand élément">plus grand élément</a> (en particulier si <i>F</i> est une <a href="/wiki/Ensemble_fini" title="Ensemble fini">partie finie</a> d'un ensemble <i>E</i> <a href="/wiki/Ordre_total" title="Ordre total">totalement ordonné</a> comme ℝ), alors cet élément maximum est la borne supérieure de <i>F</i>. Dans ce cas, sup(<i>F</i>) appartient à <i>F</i>. Réciproquement, si sup(<i>F</i>) existe et appartient à <i>F</i>, alors sup(<i>F</i>) est le plus grand élément de <i>F</i>.</li> <li>Dans l'ensemble des nombres réels&#160;: <ul><li>toute partie majorée non vide de l'ensemble des réels possède une borne supérieure&#160;;</li> <li>une partie non majorée (comme <a href="/wiki/Entier_relatif" title="Entier relatif">ℤ</a>) ne possède pas de borne supérieure&#160;;</li> <li>l'<a href="/wiki/Ensemble_vide" title="Ensemble vide">ensemble vide</a> n'a pas de borne supérieure ni inférieure&#160;;</li> <li>l'intervalle ]0, 1[ admet 0 comme borne inférieure et 1 comme borne supérieure&#160;;</li> <li>l'ensemble {(–1)<sup><i>n</i></sup>+1/<i>n</i> | <i>n</i> = 1, 2, 3…} admet –1 comme borne inférieure et 3/2 comme élément maximum (donc comme borne supérieure)&#160;;</li> <li>l'ensemble des rationnels dont le carré est inférieur à 2 admet <span class="racine">&#8730;<span style="border-top:1px solid; padding:0 0.1em;">2</span></span> comme borne supérieure et –<span class="racine">&#8730;<span style="border-top:1px solid; padding:0 0.1em;">2</span></span> comme borne inférieure&#160;;</li> <li>la borne supérieure de la <a href="/wiki/Somme_d%27ensembles#En_algèbre" title="Somme d&#39;ensembles">somme <i>A + B</i></a> de deux ensembles majorés non vides <i>A</i> et <i>B</i> est égale à la somme de leurs bornes supérieures respectives&#160;;</li> <li>les notions d'infimum et de supremum sont duales&#160;: inf(<i>S</i>) = –sup(–<i>S</i>), où –<i>S</i> = { –<i>s</i> | <i>s </i>∈ <i>S</i>}.</li></ul></li> <li>Dans l'ensemble des nombres rationnels&#160;: <ul><li>l'ensemble des rationnels dont le carré est inférieur à 2 est une partie majorée de ℚ qui n'a pas de borne supérieure.</li></ul></li> <li>Dans la <a href="/wiki/Droite_r%C3%A9elle_achev%C3%A9e" title="Droite réelle achevée">droite réelle achevée</a> <span style="text-decoration: overline;">ℝ</span> = ℝ ∪ { <span class="texhtml">–∞</span>, <span class="texhtml">+∞</span> }&#160;: <ul><li>les parties non vides et majorées de ℝ possèdent la même borne supérieure que dans ℝ&#160;;</li> <li>une partie non vide mais non majorée par un réel admet <span class="texhtml">+∞</span> comme borne supérieure&#160;;</li> <li>l'ensemble vide admet <span class="texhtml">–∞</span> comme borne supérieure, car tout élément de <span style="text-decoration: overline;">ℝ</span> est un majorant de l'ensemble vide et le plus petit d'entre eux est <span class="texhtml">–∞</span> (et il admet <span class="texhtml">+∞</span> comme borne inférieure).</li></ul></li> <li>Un <a href="/wiki/Treillis_(ensemble_ordonn%C3%A9)" title="Treillis (ensemble ordonné)">treillis</a> est un ensemble ordonné dans lequel toute <a href="/wiki/Paire" title="Paire">paire</a> possède une borne supérieure et une borne inférieure. Un treillis est dit <a href="/wiki/Treillis_complet" class="mw-redirect" title="Treillis complet">complet</a> si chacune de ses parties possède une borne supérieure et une borne inférieure (cette condition est en fait redondante). Par exemple ℝ est un treillis non complet, tandis que <span style="text-decoration: overline;">ℝ</span> est un treillis complet.</li> <li>Pour tout ensemble non vide <i>X</i>, l'ensemble <span style="text-decoration: overline;">ℝ</span><sup><i>X</i></sup> des applications de <i>X</i> dans <span style="text-decoration: overline;">ℝ</span> (muni de l'<a href="/wiki/Ordre_produit" class="mw-redirect" title="Ordre produit">ordre produit</a>) est par conséquent complet. Ainsi, toute <a href="/wiki/Famille_(math%C3%A9matiques)" title="Famille (mathématiques)">famille</a> <span class="texhtml">(<i>f<sub>i</sub></i>)<sub><i>i</i>∈<i>I</i></sub></span> d'applications de <i>X</i> dans <span style="text-decoration: overline;">ℝ</span> possède une borne supérieure <span class="mwe-math-element"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \sup _{i\in I}f_{i}}"> <semantics> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"> <munder> <mo movablelimits="true" form="prefix">sup</mo> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mi>i</mi> <mo>&#x2208;<!-- ∈ --></mo> <mi>I</mi> </mrow> </munder> <msub> <mi>f</mi> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mi>i</mi> </mrow> </msub> </mstyle> </mrow> <annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \sup _{i\in I}f_{i}}</annotation> </semantics> </math></span><img src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/74ba925241bbedcfad758a045f6a21c0a461eb3b" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -2.505ex; width:5.827ex; height:4.343ex;" alt="{\displaystyle \sup _{i\in I}f_{i}}"></span> et une borne inférieure <span class="mwe-math-element"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \inf _{i\in I}f_{i}}"> <semantics> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"> <munder> <mo movablelimits="true" form="prefix">inf</mo> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mi>i</mi> <mo>&#x2208;<!-- ∈ --></mo> <mi>I</mi> </mrow> </munder> <msub> <mi>f</mi> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mi>i</mi> </mrow> </msub> </mstyle> </mrow> <annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \inf _{i\in I}f_{i}}</annotation> </semantics> </math></span><img src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/00d880fc6017a9e82474110e123f7c0a94dd6c59" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -2.005ex; width:4.977ex; height:3.843ex;" alt="{\displaystyle \inf _{i\in I}f_{i}}"></span>. Il résulte de leur définition que pour tout <span class="texhtml"><i>x</i> ∈ <i>X</i></span>,<span style="display: block; margin-left:1.6em;"><span class="mwe-math-element"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \left(\sup _{i\in I}f_{i}\right)(x)=\sup _{i\in I}\left(f_{i}(x)\right)\quad {\text{et}}\quad \left(\inf _{i\in I}f_{i}\right)(x)=\inf _{i\in I}\left(f_{i}(x)\right).}"> <semantics> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <munder> <mo movablelimits="true" form="prefix">sup</mo> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mi>i</mi> <mo>&#x2208;<!-- ∈ --></mo> <mi>I</mi> </mrow> </munder> <msub> <mi>f</mi> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mi>i</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mo stretchy="false">(</mo> <mi>x</mi> <mo stretchy="false">)</mo> <mo>=</mo> <munder> <mo movablelimits="true" form="prefix">sup</mo> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mi>i</mi> <mo>&#x2208;<!-- ∈ --></mo> <mi>I</mi> </mrow> </munder> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>f</mi> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mo stretchy="false">(</mo> <mi>x</mi> <mo stretchy="false">)</mo> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mspace width="1em" /> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mtext>et</mtext> </mrow> <mspace width="1em" /> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <munder> <mo movablelimits="true" form="prefix">inf</mo> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mi>i</mi> <mo>&#x2208;<!-- ∈ --></mo> <mi>I</mi> </mrow> </munder> <msub> <mi>f</mi> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mi>i</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mo stretchy="false">(</mo> <mi>x</mi> <mo stretchy="false">)</mo> <mo>=</mo> <munder> <mo movablelimits="true" form="prefix">inf</mo> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mi>i</mi> <mo>&#x2208;<!-- ∈ --></mo> <mi>I</mi> </mrow> </munder> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>f</mi> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mo stretchy="false">(</mo> <mi>x</mi> <mo stretchy="false">)</mo> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mo>.</mo> </mstyle> </mrow> <annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \left(\sup _{i\in I}f_{i}\right)(x)=\sup _{i\in I}\left(f_{i}(x)\right)\quad {\text{et}}\quad \left(\inf _{i\in I}f_{i}\right)(x)=\inf _{i\in I}\left(f_{i}(x)\right).}</annotation> </semantics> </math></span><img src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/bf9bf546aa77607096b869515ddde6892e88937d" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -2.505ex; width:59.987ex; height:6.176ex;" alt="{\displaystyle \left(\sup _{i\in I}f_{i}\right)(x)=\sup _{i\in I}\left(f_{i}(x)\right)\quad {\text{et}}\quad \left(\inf _{i\in I}f_{i}\right)(x)=\inf _{i\in I}\left(f_{i}(x)\right).}"></span></span>Ainsi, l'<a href="/wiki/Enveloppe_sup%C3%A9rieure" title="Enveloppe supérieure">enveloppe supérieure</a> d'une famille de fonctions n'est autre que sa borne supérieure<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite_crochet">[</span>1<span class="cite_crochet">]</span></a></sup>.</li></ul> <div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Associativité"><span id="Associativit.C3.A9"></span>Associativité</h2><span class="mw-editsection"><span class="mw-editsection-bracket">[</span><a href="/w/index.php?title=Borne_sup%C3%A9rieure_et_borne_inf%C3%A9rieure&amp;veaction=edit&amp;section=7" title="Modifier la section : Associativité" class="mw-editsection-visualeditor"><span>modifier</span></a><span class="mw-editsection-divider"> | </span><a href="/w/index.php?title=Borne_sup%C3%A9rieure_et_borne_inf%C3%A9rieure&amp;action=edit&amp;section=7" title="Modifier le code source de la section : Associativité"><span>modifier le code</span></a><span class="mw-editsection-bracket">]</span></span></div> <p>Les bornes supérieures — et, de même, les bornes inférieures — vérifient la propriété suivante d'<a href="/wiki/Associativit%C3%A9" title="Associativité">associativité</a>&#160;: </p> <blockquote style="width:90%; border-left: solid #D0D0D0 1px; padding-left:1em;"> <p>Dans un ensemble ordonné, soit (<i>F<sub>t</sub></i>)<sub><i>t</i>∈<i>T</i></sub> une famille de parties ayant chacune une borne supérieure. Alors </p> <center><span class="mwe-math-element"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \sup _{t\in T}\left(\sup(F_{t})\right)=\sup \left({\cup _{t\in T}F_{t}}\right),}"> <semantics> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"> <munder> <mo movablelimits="true" form="prefix">sup</mo> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mi>t</mi> <mo>&#x2208;<!-- ∈ --></mo> <mi>T</mi> </mrow> </munder> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mo movablelimits="true" form="prefix">sup</mo> <mo stretchy="false">(</mo> <msub> <mi>F</mi> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mi>t</mi> </mrow> </msub> <mo stretchy="false">)</mo> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mo movablelimits="true" form="prefix">sup</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <msub> <mo>&#x222A;<!-- ∪ --></mo> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mi>t</mi> <mo>&#x2208;<!-- ∈ --></mo> <mi>T</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>F</mi> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mi>t</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> </mstyle> </mrow> <annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \sup _{t\in T}\left(\sup(F_{t})\right)=\sup \left({\cup _{t\in T}F_{t}}\right),}</annotation> </semantics> </math></span><img src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0aafda6323324d95a02e4980ff5aaadd648f1462" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -2.505ex; width:30.109ex; height:4.509ex;" alt="{\displaystyle \sup _{t\in T}\left(\sup(F_{t})\right)=\sup \left({\cup _{t\in T}F_{t}}\right),}"></span></center><p> au sens où le membre de gauche de l'égalité existe si et seulement si<sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite_crochet">[</span>2<span class="cite_crochet">]</span></a></sup> celui de droite existe, et dans ce cas ils sont égaux.</p></blockquote> <div class="NavFrame" style="border: thin solid #aaaaaa; margin:1em 2em; padding: 0 1em; font-size:100%; text-align:justify; overflow:hidden;"> <div class="NavHead" style="background-color:transparent; color:inherit; padding:0;">Démonstration</div><div class="NavContent" style="padding-bottom:0.4em"> <p>Notons <i>y<sub>t</sub></i> (pour chaque indice <i>t</i>) la borne supérieure de <i>F<sub>t</sub></i>, <i>Y</i> l'ensemble de tous ces <i>y<sub>t</sub></i> et <i>F</i> la réunion des <i>F<sub>t</sub></i>. Il suffit de vérifier que les deux ensembles <i>Y</i> et <i>F</i> ont le même ensemble de majorants. </p> <ul><li>Tout majorant de <i>F</i> majore chaque partie <i>F<sub>t</sub></i> donc chaque borne supérieure <i>y<sub>t</sub></i>, si bien qu'il majore <i>Y</i>.</li> <li>Tout majorant de <i>Y</i> majore chaque <i>y<sub>t</sub></i> et a fortiori chaque partie <i>F<sub>t</sub></i>, si bien qu'il majore leur réunion <i>F</i>.</li></ul> </div><div class="clear" style="clear:both;"></div> </div> <p>Dans un treillis complet comme <span style="text-decoration: overline;">ℝ</span> — cf. § «&#160;Exemples&#160;» ci-dessus — l'énoncé peut être simplifié (les bornes supérieures existent toujours) et l'on en déduit par exemple, pour toute famille doublement indexée <span class="texhtml">(<i>x<sub>s,t</sub></i>)</span> d'éléments du treillis&#160;: </p> <center><span class="mwe-math-element"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \sup _{s\in S}\left(\sup _{t\in T}(x_{s,t})\right)=\sup _{t\in T}\left(\sup _{s\in S}(x_{s,t})\right).}"> <semantics> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"> <munder> <mo movablelimits="true" form="prefix">sup</mo> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mi>s</mi> <mo>&#x2208;<!-- ∈ --></mo> <mi>S</mi> </mrow> </munder> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <munder> <mo movablelimits="true" form="prefix">sup</mo> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mi>t</mi> <mo>&#x2208;<!-- ∈ --></mo> <mi>T</mi> </mrow> </munder> <mo stretchy="false">(</mo> <msub> <mi>x</mi> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mi>s</mi> <mo>,</mo> <mi>t</mi> </mrow> </msub> <mo stretchy="false">)</mo> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <munder> <mo movablelimits="true" form="prefix">sup</mo> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mi>t</mi> <mo>&#x2208;<!-- ∈ --></mo> <mi>T</mi> </mrow> </munder> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <munder> <mo movablelimits="true" form="prefix">sup</mo> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mi>s</mi> <mo>&#x2208;<!-- ∈ --></mo> <mi>S</mi> </mrow> </munder> <mo stretchy="false">(</mo> <msub> <mi>x</mi> <mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"> <mi>s</mi> <mo>,</mo> <mi>t</mi> </mrow> </msub> <mo stretchy="false">)</mo> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mo>.</mo> </mstyle> </mrow> <annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \sup _{s\in S}\left(\sup _{t\in T}(x_{s,t})\right)=\sup _{t\in T}\left(\sup _{s\in S}(x_{s,t})\right).}</annotation> </semantics> </math></span><img src="https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/fbf931a4f54fd657fb4bec4d89c2d0359cb6d734" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -2.505ex; width:36.141ex; height:6.176ex;" alt="{\displaystyle \sup _{s\in S}\left(\sup _{t\in T}(x_{s,t})\right)=\sup _{t\in T}\left(\sup _{s\in S}(x_{s,t})\right).}"></span></center> <div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Notes_et_références"><span id="Notes_et_r.C3.A9f.C3.A9rences"></span>Notes et références</h2><span class="mw-editsection"><span class="mw-editsection-bracket">[</span><a href="/w/index.php?title=Borne_sup%C3%A9rieure_et_borne_inf%C3%A9rieure&amp;veaction=edit&amp;section=8" title="Modifier la section : Notes et références" class="mw-editsection-visualeditor"><span>modifier</span></a><span class="mw-editsection-divider"> | </span><a href="/w/index.php?title=Borne_sup%C3%A9rieure_et_borne_inf%C3%A9rieure&amp;action=edit&amp;section=8" title="Modifier le code source de la section : Notes et références"><span>modifier le code</span></a><span class="mw-editsection-bracket">]</span></span></div> <ul><li>Cet article est partiellement ou en totalité issu de l'article intitulé «&#160;<span class="plainlinks"><a class="external text" href="https://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Infimum&amp;oldid=72335173">Infimum</a>&#160;» <small>(voir <span class="plainlinks"><a class="external text" href="https://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Infimum&amp;oldid=72335173&amp;action=history">la liste des auteurs</a></span>)</small></span>.</li></ul> <ul><li><abbr class="abbr indicateur-langue" title="Langue : anglais">(en)</abbr> Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé <span class="plainlinks">«&#160;<a class="external text" href="https://en.wikipedia.org/wiki/Infimum?oldid=271092938">Infimum</a>&#160;» <small>(<a class="external text" href="https://en.wikipedia.org/wiki/Infimum?action=history">voir la liste des auteurs</a>)</small></span>.</li></ul> <div class="references-small decimal" style=""><div class="mw-references-wrap"><ol class="references"> <li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink noprint"><a href="#cite_ref-1">↑</a> </span><span class="reference-text"><a href="/wiki/Gustave_Choquet" title="Gustave Choquet">Gustave Choquet</a>, <i>Cours d'analyse, tome II&#160;: Topologie</i>, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://books.google.fr/books?id=BmVwQYR6JqgC&amp;pg=PA129"><abbr class="abbr" title="pages">p.</abbr>&#160;<span class="nowrap">129-130</span> de la traduction en anglais</a>.</span> </li> <li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink noprint"><a href="#cite_ref-2">↑</a> </span><span class="reference-text"><span class="ouvrage" id="Vladimirov2002"><span class="ouvrage" id="D._A._Vladimirov2002"><abbr class="abbr indicateur-langue" title="Langue : anglais">(en)</abbr> D. A. Vladimirov, <cite class="italique" lang="en">Boolean Algebras in Analysis</cite>, <a href="/wiki/Springer_Science%2BBusiness_Media" title="Springer Science+Business Media">Springer</a>, <time>2002</time> <small style="line-height:1em;">(<a rel="nofollow" class="external text" href="https://books.google.fr/books?id=KgKvVv_PKnsC&amp;pg=PA5">lire en ligne</a>)</small>, <abbr class="abbr" title="page">p.</abbr>&#160;5<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&amp;rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&amp;rft.genre=book&amp;rft.btitle=Boolean+Algebras+in+Analysis&amp;rft.pub=Springer&amp;rft.aulast=Vladimirov&amp;rft.aufirst=D.+A.&amp;rft.date=2002&amp;rft.pages=5&amp;rft_id=https%3A%2F%2Fbooks.google.fr%2Fbooks%3Fid%3DKgKvVv_PKnsC%26pg%3DPA5&amp;rfr_id=info%3Asid%2Ffr.wikipedia.org%3ABorne+sup%C3%A9rieure+et+borne+inf%C3%A9rieure"></span></span></span> n'énonce et ne démontre que le «&#160;seulement si&#160;», sous l'hypothèse superflue <i>T</i> non vide.</span> </li> </ol></div> </div> <div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Voir_aussi">Voir aussi</h2><span class="mw-editsection"><span class="mw-editsection-bracket">[</span><a href="/w/index.php?title=Borne_sup%C3%A9rieure_et_borne_inf%C3%A9rieure&amp;veaction=edit&amp;section=9" title="Modifier la section : Voir aussi" class="mw-editsection-visualeditor"><span>modifier</span></a><span class="mw-editsection-divider"> | </span><a href="/w/index.php?title=Borne_sup%C3%A9rieure_et_borne_inf%C3%A9rieure&amp;action=edit&amp;section=9" title="Modifier le code source de la section : Voir aussi"><span>modifier le code</span></a><span class="mw-editsection-bracket">]</span></span></div> <div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Articles_connexes">Articles connexes</h3><span class="mw-editsection"><span class="mw-editsection-bracket">[</span><a href="/w/index.php?title=Borne_sup%C3%A9rieure_et_borne_inf%C3%A9rieure&amp;veaction=edit&amp;section=10" title="Modifier la section : Articles connexes" 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essentiels</a></li> <li><a href="/wiki/Th%C3%A9or%C3%A8me_des_bornes" class="mw-redirect" title="Théorème des bornes">Théorème des bornes</a></li></ul> </div> <div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Lien_externe">Lien externe</h3><span class="mw-editsection"><span class="mw-editsection-bracket">[</span><a href="/w/index.php?title=Borne_sup%C3%A9rieure_et_borne_inf%C3%A9rieure&amp;veaction=edit&amp;section=11" title="Modifier la section : Lien externe" class="mw-editsection-visualeditor"><span>modifier</span></a><span class="mw-editsection-divider"> | </span><a href="/w/index.php?title=Borne_sup%C3%A9rieure_et_borne_inf%C3%A9rieure&amp;action=edit&amp;section=11" title="Modifier le code source de la section : Lien externe"><span>modifier le code</span></a><span class="mw-editsection-bracket">]</span></span></div> <ul><li><span class="ouvrage"><abbr class="abbr indicateur-langue" title="Langue : anglais">(en)</abbr> «&#160;<a rel="nofollow" class="external text" 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