$$\newcommand{\mtn}{\mathbb{N}}\newcommand{\mtns}{\mathbb{N}^*}\newcommand{\mtz}{\mathbb{Z}}\newcommand{\mtr}{\mathbb{R}}\newcommand{\mtk}{\mathbb{K}}\newcommand{\mtq}{\mathbb{Q}}\newcommand{\mtc}{\mathbb{C}}\newcommand{\mch}{\mathcal{H}}\newcommand{\mcp}{\mathcal{P}}\newcommand{\mcb}{\mathcal{B}}\newcommand{\mcl}{\mathcal{L}} \newcommand{\mcm}{\mathcal{M}}\newcommand{\mcc}{\mathcal{C}} \newcommand{\mcmn}{\mathcal{M}}\newcommand{\mcmnr}{\mathcal{M}_n(\mtr)} \newcommand{\mcmnk}{\mathcal{M}_n(\mtk)}\newcommand{\mcsn}{\mathcal{S}_n} \newcommand{\mcs}{\mathcal{S}}\newcommand{\mcd}{\mathcal{D}} \newcommand{\mcsns}{\mathcal{S}_n^{++}}\newcommand{\glnk}{GL_n(\mtk)} \newcommand{\mnr}{\mathcal{M}_n(\mtr)}\DeclareMathOperator{\ch}{ch} \DeclareMathOperator{\sh}{sh}\DeclareMathOperator{\th}{th} \DeclareMathOperator{\vect}{vect}\DeclareMathOperator{\card}{card} \DeclareMathOperator{\comat}{comat}\DeclareMathOperator{\imv}{Im} \DeclareMathOperator{\rang}{rg}\DeclareMathOperator{\Fr}{Fr} \DeclareMathOperator{\diam}{diam}\DeclareMathOperator{\supp}{supp} \newcommand{\veps}{\varepsilon}\newcommand{\mcu}{\mathcal{U}} \newcommand{\mcun}{\mcu_n}\newcommand{\dis}{\displaystyle} \newcommand{\croouv}{[\![}\newcommand{\crofer}{]\!]} \newcommand{\rab}{\mathcal{R}(a,b)}\newcommand{\pss}[2]{\langle #1,#2\rangle} $$
Bibm@th

Application propre

Dans les espaces métriques

Soit $X$, $Y$ deux espaces métriques et $f$ de $X$ dans $Y$ une application continue. On dit que $f$ est propre si l'image réciproque de tout compact par $f$ est un compact. Lorsque $X=Y=\mathbb R^n$, cela revient à dire que la norme de $f(x)$ tend vers l'infini quand la norme de $x$ tend vers l'infini.

Dans les espaces topologiques généraux

Si $X$ et $Y$ sont deux espaces topologiques, une application $f:X\to Y$ est dite propre si pour tout espace topologique $Z,$ l'application $f\times\textrm{Id}_Z:X\times Z\to X\times Z$ est fermée (c'est-à-dire que l'image de tout fermé est fermé.)

Lorsque $X$ est séparé et $Y$ est localement compact, on retrouve la définition donnée dans le cadre des espaces métriques :

Théorème : Soit $X$ un espace topologique séparé, $Y$ un espace topologique localement compact et $f:X\to Y$ une application continue. Alors les assertions suivantes sont équivalentes :
  • $f$ est propre;
  • l'image réciproque par $f$ de tout compact est compacte;
  • $f$ est fermée et l'image réciproque par $f$ de tout singleton est compacte.
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