The Genesis of Borel’s Covering Theorem

Bernard Maurey; Jean-Pierre Tacchi

Revue d'histoire des mathématiques (2005)

  • Volume: 11, Issue: 2, page 163-204
  • ISSN: 1262-022X

Abstract

top
We intend to show that Émile Borel was indeed the first to consider a covering of a straight line segment by an infinite sequence of intervals, and to prove that a finite sub-covering can be extracted from it. The name Heine-Borel theorem, often given to this result by reference to Heine’s article from 1872, leads to an underestimation of the differences between this theorem and that on uniform continuity (a first version of which can be attributed to Dirichlet in 1854); this name thus seems inappropriate. We recast the covering theorem in the context of Borel’s thesis, where it appeared, in 1894, and we recall that when Borel proved this result, he actually laid the foundations for a new theory of measure.

How to cite

top

Maurey, Bernard, and Tacchi, Jean-Pierre. "La genèse du théorème de recouvrement de Borel." Revue d'histoire des mathématiques 11.2 (2005): 163-204. <http://eudml.org/doc/252094>.

@article{Maurey2005,
abstract = {Nous nous proposons de rendre à Émile Borel le mérite d’avoir considéré le premier un recouvrement d’un segment de droite par une suite infinie d’intervalles et prouvé que l’on peut en extraire un sous-recouvrement fini. L’appellation de théorème de Heine-Borel souvent donnée à ce résultat, en référence à un article de Heine de 1872, conduit à sous-estimer les différences avec le théorème sur la continuité uniforme (dont une première version peut être attribuée à Dirichlet, en 1854) ; cette dénomination nous paraît ainsi inadéquate. En replaçant le théorème de recouvrement dans le cadre de la thèse où il figure, en 1894, nous rappelons qu’en l’introduisant, Borel jette en fait les bases d’une nouvelle théorie de la mesure.},
author = {Maurey, Bernard, Tacchi, Jean-Pierre},
journal = {Revue d'histoire des mathématiques},
keywords = {Borel’s thesis; covering theorem; Hiene’s theorem; uniform continuity; measure and topology; Émile Borel; Dirichlet; Lebesgue},
language = {fre},
number = {2},
pages = {163-204},
publisher = {Société mathématique de France},
title = {La genèse du théorème de recouvrement de Borel},
url = {http://eudml.org/doc/252094},
volume = {11},
year = {2005},
}

TY - JOUR
AU - Maurey, Bernard
AU - Tacchi, Jean-Pierre
TI - La genèse du théorème de recouvrement de Borel
JO - Revue d'histoire des mathématiques
PY - 2005
PB - Société mathématique de France
VL - 11
IS - 2
SP - 163
EP - 204
AB - Nous nous proposons de rendre à Émile Borel le mérite d’avoir considéré le premier un recouvrement d’un segment de droite par une suite infinie d’intervalles et prouvé que l’on peut en extraire un sous-recouvrement fini. L’appellation de théorème de Heine-Borel souvent donnée à ce résultat, en référence à un article de Heine de 1872, conduit à sous-estimer les différences avec le théorème sur la continuité uniforme (dont une première version peut être attribuée à Dirichlet, en 1854) ; cette dénomination nous paraît ainsi inadéquate. En replaçant le théorème de recouvrement dans le cadre de la thèse où il figure, en 1894, nous rappelons qu’en l’introduisant, Borel jette en fait les bases d’une nouvelle théorie de la mesure.
LA - fre
KW - Borel’s thesis; covering theorem; Hiene’s theorem; uniform continuity; measure and topology; Émile Borel; Dirichlet; Lebesgue
UR - http://eudml.org/doc/252094
ER -

References

top
  1. [1] N. Alon & J. H. Spencer, The Probabilistic Method, John Wiley, 1992 Zbl0767.05001MR1140703
  2. [2] R. Baire, “Sur les fonctions de variables réelles”, Ann. Mat. Pura Appl. 3 (1899), p. 1-123 JFM30.0359.01
  3. [3] B. Bru, Marie-France. Bru & KaiLai. Chung, “Borel et la martingale de Saint-Pétersbourg”, Rev. Histoire Math. 5 (1999), p. 181-247 Zbl0979.01018MR1793102
  4. [4] , “Lettres de Henri Lebesgue à Émile Borel”, Cahiers du séminaire d’histoire des mathématiques12 (1991), p. 1-511 Zbl0718.01025MR1110360
  5. [5] É. Borel, “Sur une propriété des ensembles fermés”, C. R. Acad. Sci. Paris 140 (1905), p. 298-300 Zbl36.0103.02JFM36.0103.02
  6. [6] É. Borel, “Le calcul des intégrales définies”, J. Math. Pures Appl. (6) 8 (1912), p. 159-210 Zbl43.0363.03JFM43.0363.03
  7. [7] É. Borel, Notice sur les travaux scientifiques de Émile Borel, in: ŒuvresI, Gauthier-Villars, Paris, 1912, p. 119-190 JFM43.0061.07
  8. [8] É. Borel, “Sur l’intégration des fonctions non bornées et sur les définitions constructives”, Ann. Sci. École Norm. Sup. (3) 36 (1919), p. 71-91 Zbl47.0229.01JFM47.0229.01
  9. [9] É. Borel, Œuvres de Émile Borel, Éditions du CNRS, 1972 Zbl0256.01025
  10. [10] É. Borel, “Sur quelques points de la théorie des fonctions”, C. R. Acad. Sci. Paris 118 (1894), p. 340-342 JFM25.0705.02
  11. [11] É. Borel, “Sur quelques points de la théorie des fonctions”, Ann. Sci. École Norm. Sup. (3) 12 (1895), p. 9-55 MR1508908JFM26.0429.03
  12. [12] É. Borel, Leçons sur la théorie des fonctions, Gauthier-Villars, 1898, 2e éd., 1914 JFM45.0664.01
  13. [13] H. Cartan, “Les problèmes de Poincaré et de Cousin pour les fonctions de plusieurs variables complexes”, C. R. Acad. Sci. Paris 199 (1934), p. 1284-1287 Zbl0010.30904
  14. [14] P. Cousin, “Sur les fonctions de n variables complexes”, Acta Math. 19 (1895), p. 1-61 MR1554861JFM26.0456.02
  15. [15] G. Darboux, “Mémoire sur les fonctions discontinues”, Ann. Sci. École Norm. Sup. (2) 4 (1875), p. 57-112 MR1508624JFM07.0243.02
  16. [16] U. Dini, Fondamenti per la teorica delle funzioni di variabili reali, 1878, trad. allemande par Lüroth (Jacob) & Schepp (Adolph), Grundlagen für eine Theorie der Functionen einer veränderlichen reellen Grösse, Leipzig : Teubner, 1892 JFM10.0274.01
  17. [17] P. G. L. Dirichlet, G. Lejeune-DirichletsVorlesungen über die Lehre von den einfachen und mehrfachen bestimmten Integralen, Vieweg, 1854/1904, [Leçons de 1854 à l’Université de Berlin] JFM35.0312.01
  18. [18] P. Dugac, Histoire de l’analyse, Vuibert, 2003 
  19. [19] P. Dugac, “Sur la correspondance de Borel et le théorème de Dirichlet-Heine-Weierstrass-Borel-Schönflies-Lebesgue”, Arch. Internat. Hist. Sci. 39 (1989), p. 69-110 Zbl0728.01014MR1092039
  20. [20] M. Fréchet, “Sur quelques points du calcul fonctionnel”, Rend. Circ. Mat. Palermo 22 (1906), p. 1-74 Zbl37.0348.02JFM37.0348.02
  21. [21] H. Gispert, “Sur les fondements de l’analyse en France”, Arch. Internat. Hist. Sci. 28 (1983), p. 37-106 Zbl0515.01003MR710200
  22. [22] H. Gispert, “La théorie des ensembles en France avant la crise de 1905 : Baire, Borel, Lebesgue... et tous les autres”, Rev. Histoire Math. 1 (1995), p. 39-81 Zbl0822.01003MR1328153
  23. [23] H. Hankel, “Untersuchungen über die unendlich oft oscillirenden und unstetigen Functionen (Abdruck aus dem Gratulationsprogramm der Tübinger Universität vom 6. März 1870)”, Math. Ann. 20 (1882), p. 63-112 MR1510154JFM14.0320.02
  24. [24] A. Harnack, “Ueber den Inhalt von Punktmengen”, Math. Ann. 25 (1885), p. 241-250 MR1510307JFM17.0506.01
  25. [25] T. Hawkins, Lebesgue’s Theory of Integration ; its Origins and Development, The University of Wisconsin Press, 1970, reprint New York : Chelsea Publ. Co, 1975 Zbl0986.26002MR414812
  26. [26] E. Heine, “Die Elemente der Functionenlehre”, J. reine angew. Math. 74 (1872), p. 172-188 JFM04.0187.01
  27. [27] E. Heine, Handbuch der Kugelfunctionen, Theorie und Anwendungen, 2, G. Reimer, 1878-81 Zbl0103.29304
  28. [28] T. H. Hildebrandt, “The Borel theorem and its generalizations”, Bull. Amer. Math. Soc. 32 (1926), p. 423-474 Zbl52.0197.04MR1561252JFM52.0197.04
  29. [29] G. Kowalewski, “Notizen und Besprechungen : G.Lejeune-Dirichlets Vorlesungen über die Lehre von den einfachen und mehrfachen bestimmten Integralen, herausgegeben von G.Arendt”, Jahresber. Deutsch. Math.-Verein. 15 (1906), p. 160-164 
  30. [30] H. Lebesgue, Leçons sur l’intégration et la recherche des fonctions primitives, Gauthier-Villars, 1904 Zbl0041.02301JFM54.0257.01
  31. [31] H. Lebesgue, “Comptes rendus et analyses : Young (W.-H.) & Chisholm Young (Grace) – The theory of sets of points, Cambridge : Cambridge University Press”, Bull. Sci. Math. (2) 31 (1907), p. 129-135 Zbl1200.03001
  32. [32] H. Lebesgue, “Remarques sur les théories de la mesure et de l’intégration”, Ann. Sci. École Norm. Sup. (3) 35 (1918), p. 191-250 Zbl46.0382.02MR1509209JFM46.0382.02
  33. [33] J. Lüroth, “Bemerkung über gleichmässige Stetigkeit”, Math. Ann. 6 (1873), p. 319-320 MR1509821JFM05.0230.02
  34. [34] B. Maurey & J.-P. Tacchi, “Ludwig Scheeffer et les extensions du théorème des accroissements finis”, Publications du Centre universitaire de Luxembourg, Travaux mathématiques fasc.XIII (2002), p. 1-60 Zbl1101.01009MR2082435
  35. [35] W. F. Osgood, Lehrbuch der Funktionentheorie, 2, Teubner, 1924 Zbl0005.29904JFM50.0209.04
  36. [36] J.-P. Pier, Histoire de l’intégration, Masson, 1996 MR1476180
  37. [37] S. Pincherle, “Sopra alcuni sviluppi in serie per funzioni analitiche”, Memorie della R. Accademia delle Scienze dell’Istituto di Bologna, IV 3 (1882), p. 149-180 
  38. [38] G. Pisier, The Volume of Convex Bodies and Banach Space Geometry, in: Tracts of Mathematics, 94, Cambridge University Press, Cambridge, 1989 Zbl0698.46008MR1036275
  39. [39] H. Poincaré, “Sur les fonctions à espaces lacunaires”, Acta Societatis scientiarum Fennicæ 12 (1883), p. 343-350 JFM15.0341.01
  40. [40] H. Poincaré, “Sur les fonctions à espaces lacunaires”, Amer. J. Math. 14 (1892), p. 201-221 MR1505590JFM24.0388.02
  41. [41] A. Rosenthal, Die Punktmengen, in: Encyklopädie der mathematischen Wissenschaften mit Einschluss ihrer Anwendungen, II.3.2, « Neuere Untersuchungen über Funktionen reeller Veränderlichen », 1923-27, p. 855-1030 
  42. [42] A. Schönflies, “Über einen Youngschen Beweis des verallgemeinerten Borelschen Intervalltheorems”, Rend. Circ. Mat. Palermo 35 (1913), p. 74-78 Zbl44.0088.01JFM44.0088.01
  43. [43] L. Scheeffer, “Zur Theorie der stetigen Funktionen einer reellen Veränderlichen, [2e partie]”, Acta Math. 5 (1884-85), p. 279-296 MR1554657JFM16.0340.01
  44. [44] A. Schönflies, “Die Entwickelung der Lehre von den Punktmannigfaltigkeiten”, Jahresber. Deutsch. Math.-Verein. 8 (1899), p. 1-250 Zbl31.0070.08JFM31.0070.08
  45. [45] J. Tannery, “Comptes rendus et analyses : Arendt (G.) – Lejeune-Dirichlet’s Vorlesungen über die Lehre von den einfachen und mehrfachen bestimmten Integralen”, Bull. Sci. Math. (2) 28 (1904), p. 297-300 JFM35.0312.01
  46. [46] J. Thomae, Abriss einer Theorie der complexen Functionen und Thetafunctionen einer Veränderlichen, 1873 JFM05.0218.01
  47. [47] A. N. Tychonoff, “Über die topologische Erweiterung von Räumen”, Math. Ann. 102 (1930), p. 544-561 Zbl55.0963.01MR1512595JFM55.0963.01
  48. [48] O. Veblen, “The Heine-Borel theorem”, Bull. Amer. Math. Soc. 10 (1904), p. 436-439 Zbl35.0389.01MR1558143JFM35.0389.01
  49. [49] G. Vitali, “Sulla integrabilità delle funzioni”, Rendiconti del R. Istituto Lombardo di sc. e Lett, (II) 37 (1904), p. 69-73 JFM35.0393.02
  50. [50] K. Weierstrass, “Remarques sur quelques points de la théorie des fonctions analytiques”, Bull. Sci. Math. (2) 5 (1881), p. 157-181 JFM13.0306.02
  51. [51] W. H. Young & G. Chisholm-Young, The Theory of Sets of Points, Cambridge University Press, 1906 Zbl1200.03001
  52. [52] W. H. Young, “Overlapping intervals”, Proc. London Math. Soc. 35 (1902-03), p. 384-388 MR1577006JFM34.0531.01
  53. [53] L. Zoretti, Les ensembles de points, in: Encyclopédie des sciences mathématiques pures et appliquées, « Recherches contemporaines sur la théorie des fonctions », t.II, vol.1, fasc.2, Gauthier-Villars/Teubner, Paris/Leipzig, 1912, p. 113-170 JFM41.0103.04
  54. [54] E. Čech, “On bicompact spaces”, Ann. of Math. 38 (1937), p. 823-844 Zbl0017.42803MR1503374JFM63.0570.02

NotesEmbed ?

top

You must be logged in to post comments.

To embed these notes on your page include the following JavaScript code on your page where you want the notes to appear.

Only the controls for the widget will be shown in your chosen language. Notes will be shown in their authored language.

Tells the widget how many notes to show per page. You can cycle through additional notes using the next and previous controls.

    
                

Note: Best practice suggests putting the JavaScript code just before the closing </body> tag.