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Niveau maths spé
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Continuité du maximum

Posté par
Epicure
28-12-11 à 14:53

Bonjour,
j'ai une petite question qui me turlupine: le max (respectivement le min) commute-t-il avec l'opérateur limite?
Par exemple, si je suppose que (f_p)_{p\in\mathbb{N}} est une suite de fonctions possédant chacune un maximum sur [0,1], puis-je dire: \lim_{p\to +\infty} max_{x\in[0,1]} f_p(x)=max_{x\in[0,1]} \lim_{p\to +\infty} f_p(x)?

Merci beaucoup, bon après-midi.

Posté par
Camélia Correcteur
re : Continuité du maximum 28-12-11 à 14:55

Bonjour

Non, rien n'assure que les max aient une limite! Prends juste des fonctions constantes sur [0,1] et réfléchis!

Posté par
Camélia Correcteur
re : Continuité du maximum 28-12-11 à 14:56

... et d'ailleurs qui dit que f_p(x) a une limite quand x tend vers l'infini?

Posté par
Epicure
re : Continuité du maximum 28-12-11 à 15:20

Oui pardon j'ai oublié de le préciser, je suppose aussi que f_p(x) a une limite quand p tend vers l'infini, et ce, pour tout x. Du coup,en particulier, les max ont une limite.
ps: pour les fonctions constantes (par exemple f(x)=a pour tout x) je ne comprends pas bien le problème car j'obtiens \lim_{p\to +\infty} a =a , ce qui est vrai.

Posté par
perroquet
re : Continuité du maximum 28-12-11 à 15:37

Bonjour, Epicure

La réponse à la question que tu poses est négative.

En effet, si on prend  f_p(x)=x^p(1-x^p)  , on a:

\displaystyle \lim_{p \to +\infty} \max_{x \in [0,1]}f_p(x)=\frac{1}{4}  
\displaystyle \max_{x \in [0,1]}\lim_{p\to +\infty}f_p(x)=0

Posté par
Epicure
re : Continuité du maximum 28-12-11 à 15:46

Super, merci beaucoup! Ca va m'éviter bien des boulettes.
Bon après-midi à tous les 2!

Posté par
Camélia Correcteur
re : Continuité du maximum 28-12-11 à 15:54

Salut perroquet

> Epicure Je pensais à des fonctions constantes, comme par exemple f_p(x)=p ou f_p(x)=(-1)^p, tu n'avais pas encore précisé ce que tu supposais!

Posté par
perroquet
re : Continuité du maximum 28-12-11 à 16:13

Bonjour  Camélia  

Posté par
perroquet
re : Continuité du maximum 28-12-11 à 18:32

Une petite précision supplémentaire.

Dans le cas où (f_p) est une suite de fonctions continues qui converge uniformément vers une fonction f sur [0,1], on a:

\displaystyle \lim_{p\to +\infty}\underset{x \in [0,1]}{\max} f_p(x)=\underset{x\in [0,1]}{\max}\lim_{p\to +\infty}f_p(x)

Posté par
alexre
re : Continuité du maximum 28-12-11 à 18:37

bonjour,
On a f_p (x) \leqslant max f_p (x) pour tout x dans I = [0, 1] donc max  lim f_p (x) \leqslant lim  max f_p (x)

en envisageant le cas ou f_p converge uniformément sur I vers une fonctionf on a alors max  f(x) \leqslant lim  max f_p (x) .
En notant x_p = max f_p (x) on a, à cause de la convergence uniforme, que pour tout \epsilon > 0, N >0 tel que si p > N alors |f_p (x_p) - f (x_p)| < \epsilon  .
on en déduit que si (f(x_p)) converge alors (f_p(x_p)) converge aussi et elle a la même limite que (f(x_p)).

Comme pour tout p dans ,   f(x_p) \leqslant max f(x) et que max f(x) \leqslant lim  max f_p (x)   on a nécessairement max  lim f_p (x) = lim  max f_p (x) .

Posté par
Epicure
re : Continuité du maximum 28-12-11 à 18:56

Merci pour ces précisions

Posté par
alexre
re : Continuité du maximum 29-12-11 à 10:14

rectificatif c'est x_p [0, 1] tel que f_p (x_p)= max f_p (x) (un tel x_p existe bien ...)



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