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Définition et exemples

Définition : Filtre

On appelle filtre sur un ensemble tout ensemble non vide de parties de qui vérifie :

  • toute partie de incluant un élément de appartient à ;
  • toute intersection finie d'éléments de appartient à ;
  • .
Exemple
  • Soit un ensemble et un élément de . Alors est un filtre, dit filtre principal.
  • Sur un espace topologique , l’ensemble des voisinages d'une partie non vide quelconque de est un filtre. Dans le cas des voisinages d'un point pour la topologie discrète, on revient au cas du filtre principal.
  • Si est un ensemble infini alors les complémentaires des parties finies de forment un filtre sur , appelé filtre de Fréchet.
Fin de l'exemple


Base d'un filtre

Définition : Base d'un filtre

Soit un ensemble et un ensemble de parties de . On dit que est une base de filtre si est un filtre. On dit alors que est le filtre engendré par .

Exemples
  • est une base du filtre principal .
  • Dans , est une base du filtre de Fréchet.
Fin de l'exemple
Remarque

Soient un filtre et . Pour que engendre , (il faut et) il suffit que tout élément de contienne un élément de .

Ultrafiltres

Définition : Comparaison de filtres

Soit et deux filtres sur un ensemble . On dit que est plus fin (resp. strictement plus fin) que si (resp. ).

L'ensemble des filtres sur un ensemble est ordonné par la relation d'inclusion (« est moins fin que »). Pour cette relation, toute famille non vide admet une borne inférieure : le filtre intersection .

Définition : Ultrafiltre

Un ultrafiltre sur un ensemble est un filtre sur maximal pour l'inclusion.

Autrement dit : c'est un filtre sur tel qu’il n'existe aucun filtre sur strictement plus fin que lui.

Théorème

Pour tout filtre sur un ensemble , il existe un ultrafiltre plus fin que .

Fin du théorème
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