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démonstration fonction

Posté par
wolfslys
06-01-10 à 08:24

Bonjour, à nouveau petit problème de fonction !
J'ai la fonction continue non constante f(x+y) = (f(x)+f(y))/ (1+f(x)*f(y))
avec f(0)= 0
il faut prouver que f(x) ]-1;1[ pour tt réel x.
Ensuite que la fonction est impaire.
J'ai essayé raisonnement par l'absurde et récurrence mais ça ne mène à rien. Utiliser l'expression de la fonction en posant y=0 aussi. Je suis un peu perdue. Et pour la parité de la fonction je ne vois pas comment passer de f(-x) à -f(x) sachant que je n'ai aucune autre donnée.
D'avance merci

Posté par
raymond Correcteur
re : démonstration fonction 06-01-10 à 09:35

Bonjour.

En remplaçant y par x, évalue d'abord f(2x).

Ensuite, calcule : 1 - f(2x) puis : 1 + f(2x)

Posté par
pierrecarre
re : démonstration fonction 06-01-10 à 11:08

Bonjour !

1) Pour tout x\in\mathbb{R},

f(x)=\frac{2f(x/2)}{1+(f(x/2))^2}.

Or, quel que soit le réel a, nous avons successivement

(a-1)^2\geq0 \textrm{ et } (a+1)^2\geq0

2a\leq a^2+1 \textrm{ et } -2a\leq a^2+1

-1\leq\frac{2a}{a^2+1}\leq1

Notons aussi que les égalités ne sont vraies que si, respectivement, a=-1 et a=1.

Ainsi,

-1\leq\frac{2f(x/2)}{1+(f(x/2))^2}\leq1 ;

donc

-1\leq f(x}\leq 1,

chacune des égalités n'étant vraie que si, respectivement, f(x/2)=-1 et f(x/2)=1.

2) Supposons qu'il existe un réel u tel que f(u)=-1.
Alors, en vertu de ce qui a été dit au point précédent, nous aurions

f(u/2)=-1, f(u/4)=-1, ...

Nous créons ainsi une suite de réels (u_n) avec u_n=u/{2^n}.
Cette suite tend vers 0.
Donc, d'une part, comme la fonction f est continue ... sur \mathbb R, la suite f(u_n))
tend vers f(0)=0.
Mais, d'autre part, la suite (f(u_n)) est constante, tous ses termes étant égaux à -1. Elle tend donc vers 1.
Devant cette contradiction, nous pouvons conclure que la fonction f ne prend jamais la valeur -1.

3) Une démonstration similaire à celle faite au point (2) nous amène à dire que la fonction f ne prend jamais la valeur 1.

Par conséquent, f(\mathbb{R})\subset]-1,1[.

4) Pour tout x\in\mathbb R, nous avons

\frac{f(x)+f(-x)}{1+f(x)f(-x)}=f(x+(-x))=f(0)=0.

Donc,

f(x)+f(-x)=0

et

f(-x)=-f(x).

La fonction f est donc impaire.

Cordialement,

r2.

Posté par
wolfslys
re : démonstration fonction 06-01-10 à 12:28

Hum alors j'ai bien calculé f(2x)= 2f(x)/(1+f(x)²)
En outre 1+ f(2x) = (f(x)+1)²/ (1+f(x)²)
         1- f(2x) = (f(x)-1)²/ (1+f(x)²)
Par addition membre à membre,
Je trouve, après calcul et utilisation de la formule a²-b²=(a-b)(a+b),
2f(2x) = (2f(x)/1+f(x)²)= f(2x) mais f n'est pas constante !
Où ai je fait une erreur ?

Posté par
raymond Correcteur
re : démonstration fonction 06-01-10 à 16:46

Tu es à côté :

1+ f(2x) = (f(x)+1)²/ (1+f(x)²) est positif, donc, f(2x) -1

1- f(2x) = (f(x)-1)²/ (1+f(x)²) est positif, donc, f(2x) 1



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