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Niveau Maths sup
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inegalite fonctionnelle

Posté par
angelmarmotte
06-09-08 à 21:19

bonjour a tous , on se propose d'etudier l'ensemble ER des fonctionc f de R dans R telles que
pour x,y de R, f(x+y)<ou=f(x)+f(y)
pour x,y de R f(xy)>ou=f(x)f(y)
montrer que pour tout x >ou= 0 on a f(x)>ou=0
je ne vois pas comment proceder
merci pour votre aide

Posté par
romu
re : inegalite fonctionnelle 06-09-08 à 21:22

Bonsoir,

utilises le fait que si x\geq 0, alors x est le carré d'un nombre a, ie x=a^2.

Posté par
perroquet
re : inegalite fonctionnelle 06-09-08 à 21:23

Bonjour, angelmarmotte

Si x est positif, il peut s'écrire sous la forme   x=y^2.
Donc:
f(x)=f(y^2)=f(yy)\geq f(y)f(y)=f(y)^2\geq 0

Posté par
perroquet
re : inegalite fonctionnelle 06-09-08 à 21:23

Devancé !
Bonjour,  romu

Posté par
romu
re : inegalite fonctionnelle 06-09-08 à 21:25

Bonjour perroquet

Posté par
angelmarmotte
re : inegalite fonctionnelle 06-09-08 à 21:33

ok merci
j'fais ca j'pense qu'apres j'aurais encore des questions!!
vous pensez que si j'arrive pas à faire ca, j'veux dire faire mes DM de maths toute seule, j'm'en sortirai en prepa MPSI??

Posté par
angelmarmotte
re : inegalite fonctionnelle 06-09-08 à 21:43

après on me demande de déterminer les fonctions f de ER, dérivables et telles que f(0)=0. on me dit qu'on pourra comparer ((f(x+h)-f(x))/h et f(h)/h selon le signe de h, et faire tendre h vers 0...
J'vois pas le rapport entre ce qu'on me demande et le fait de pouvoir comparer les taux d'accroissement...
Dure la reprise!

Posté par
jeanseb
re : inegalite fonctionnelle 06-09-08 à 21:58

Bonsoir

Citation :
vous pensez que si j'arrive pas à faire ca, j'veux dire faire mes DM de maths toute seule, j'm'en sortirai en prepa MPSI??


Ca ne veut rien dire: on peut être en difficulté au début et assimiler petit à petit. Les idées ne viennent pas toutes seules, c'est à force de faire des exercices qu'on s'y retrouve. Courage!

Posté par
perroquet
re : inegalite fonctionnelle 06-09-08 à 22:01

f(x+h)-f(x) \leq f(x)+f(h)-f(x)=f(h)

Pour h positif:
\frac{f(x+h)-f(x)}{h} \leq \frac{f(h)}{h}=\frac{f(h)-f(0)}{h}

On fait tendre h vers 0 par valeurs positives. On en déduit:  f'(x) \leq f'(0)


Pour h négatif:
\frac{f(x+h)-f(x)}{h} \geq \frac{f(h)}{h}=\frac{f(h)-f(0)}{h}

On fait tendre h vers 0 par valeurs négatives. On en déduit:  f'(x) \geq f'(0)

Donc  f'(x)=f'(0)

Donc  f(x) = ax,       avec   a=f'(0)

Il reste à déterminer pour quelles valeurs de a  f est dans  ER

Posté par
angelmarmotte
re : inegalite fonctionnelle 06-09-08 à 22:04

d'accord je comprends bien le cheminement
mais pour n'importe quelle valeur de a f est dans R? Il suffit jste que f soit de la forme f(x)=cste*x
nn?

Posté par
angelmarmotte
re : inegalite fonctionnelle 06-09-08 à 22:05

merci jeanseb , j'vais m'accrocher de toute facon!

Posté par
perroquet
re : inegalite fonctionnelle 06-09-08 à 22:16

Citation :
mais pour n'importe quelle valeur de a f est dans R? Il suffit jste que f soit de la forme f(x)=cste*x
nn?


Non.
On a seulement raisonné par condition nécessaire.
Il faut voir si f vérifie les conditions:
\forall (x,y) \in {\mathbb R}^2 \quad f(x+y)\leq f(x)+f(y)
\forall (x,y) \in {\mathbb R}^2 \quad f(xy)\geq f(x)f(y)

Posté par
angelmarmotte
re : inegalite fonctionnelle 06-09-08 à 22:19

oui alors pour ne pas changer le sens des inégalités, il faut que a soit positif? je pense que pour n'importe quel a positif, f(x)=ax convient, je me trompe?

Posté par
angelmarmotte
re : inegalite fonctionnelle 06-09-08 à 22:20

en relisant ce que vous avez écrit, je dis n'importe quoi, c'est pas comme ca qu'il faut résonner...

Posté par
angelmarmotte
re : inegalite fonctionnelle 06-09-08 à 22:25

en fait je ne vois pas comment trouver a... desolee mais parfois j'ai beaucoup de mal!!

Posté par
perroquet
re : inegalite fonctionnelle 06-09-08 à 22:36

f(x)=ax

L'inégalité    f(x+y)\leq f(x)+f(y) est toujours réalisée.
L'inégalité    f(xy)\geq f(x)f(y)   s'écrit     a xy \geq a^2 xy    donc  (a-a^2)xy \geq 0   et ceci pour tout x,y, le produit xy peut donc être positif ou négatif.
La seule possibilité est que   a-a^2=0

Il n'y a donc que deux applications   f(x)=0    et    f(x)=x

Posté par
angelmarmotte
re : inegalite fonctionnelle 06-09-08 à 22:38

d'accord merci beaucoup pour votre aide!

Posté par
angelmarmotte
re : inegalite fonctionnelle 07-09-08 à 09:59

bonjour a la question suivante du meme exercice, on ne suppose plus que f est derivable ni que f(0)=0 mais on suppose que f est impaire et non identiquement nulle
pour montrer que f(1)=1, je peus me servir de la reponse a la question precedente? c'aest a dire qu'on a trouvé que les 2 fonctions qui verifiaient ER étaient soit f(x)=x ou f(x)=0
comme f n'est pas identiquement nulle, je peux dire que f est telle que f(x)=x donc f(1)=1?

Posté par
perroquet
re : inegalite fonctionnelle 07-09-08 à 10:27

Non, puisque les hypothèses de la question précédente ne sont pas vérifiées.

Pour montrer que f(1)=1, tu vas utiliser ceci:

f(x)=f(x.1)\geq f(x) f(1)
Je te laisse continuer le raisonnement

Posté par
angelmarmotte
re : inegalite fonctionnelle 07-09-08 à 10:41

après j'arrive a f(x)f(x)f(1)
je dis si x0 alors f(x)0 donc je ne change pas le sens
et je demontre que si x0 f(x)0 donc je change le sens de l'inegalite
a la fin j'arrive a f()=
non? ou bien je me sers du fait que f soit impaire?

Posté par
angelmarmotte
re : inegalite fonctionnelle 07-09-08 à 10:41

je voulais dire a la fin j'arrive a f(1)=1

Posté par
perroquet
re : inegalite fonctionnelle 07-09-08 à 10:50

Il faut d'abord préciser qu'il existe x tel que f(x) est non nul ( f étant non nulle).
Comme f est impaire, on peut supposer que x est strictement positif (x ne peut pas être nul puisque f(0)=0, f étant impaire), en remplaçant au besoin x par -x.

Ensuite, commme tu l'as dit comme f(x) est strictement positif, on en déduit que 1 \geq f(1)
Ensuite, comme f est impaire, f(x) est strictement négatif.
Et, comme tu l'as écrit ...

Posté par
angelmarmotte
re : inegalite fonctionnelle 07-09-08 à 11:31

ca y est j'ai trouvé
2 questions plus bas, on me demande de montrer que pour tout entier n et x reel fixe, f(nx)=nf(x)
moi j'arrive a montrer que -f(n)f(x)f(nx)f(n)f(x)
mais j'vois pas comment arriver a f(n)=n

Posté par
angelmarmotte
re : inegalite fonctionnelle 07-09-08 à 15:52

pour tout entier n et pour x réel fixé, montrer que f(nx)=nf(x)
j'arrive à: f(nx)=f(n)f(x)
mais comment trouver n?

Posté par
perroquet
re : inegalite fonctionnelle 07-09-08 à 15:55

Je pense que tu devrais donner les questions intermédiaires. Elles permettent peut-être d'obtenir la réponse.

Posté par
angelmarmotte
re : inegalite fonctionnelle 07-09-08 à 15:57

les questions d'avant sont: montrer que f(1)=1 et que f(x+y)=f(x)+f(y)
ca j'y suis parvenue
sans oublier que f verifie les conditions
pour x,y de R, f(x+y)<ou=f(x)+f(y)
pour x,y de R f(xy)>ou=f(x)f(y)

Posté par
perroquet
re : inegalite fonctionnelle 07-09-08 à 16:02

Si tu as réussi à démontrer que  f(x+y)=f(x)+f(y), alors, on peut démontrer par récurrence sur n entier naturel que
f(nx)=nf(x)
Pour n négatif, on peut utiliser ensuite le fait que f est impaire

Posté par
angelmarmotte
re : inegalite fonctionnelle 07-09-08 à 16:05

ah d'accord on le fait par récurrence, je n'y avais pas du tout pensé merci

Posté par
angelmarmotte
re : inegalite fonctionnelle 07-09-08 à 16:06

ensuite, montrer que si xy alors 0f(y-x). Pouvez-vous me donner une piste de recherche svp?

Posté par
perroquet
re : inegalite fonctionnelle 07-09-08 à 16:09

y-x étant positif, son image par f est positive (démontré dans une question précédente)

Posté par
angelmarmotte
re : inegalite fonctionnelle 07-09-08 à 16:11

oui je vois merci encore!

Posté par
angelmarmotte
re : inegalite fonctionnelle 07-09-08 à 16:14

de là je peux donc en conclure que f est croissante
0f(y-x)
0f(y)-f(x)
f(x)f(y)
donc f croissante

Posté par
perroquet
re : inegalite fonctionnelle 07-09-08 à 16:27

Oui

Posté par
angelmarmotte
re : inegalite fonctionnelle 07-09-08 à 16:31

pour revenir a la question ou me l'on demande de montrer f(nx)=nf(x)
j'ai reussi a montrer ceci par recurrence
apres on demande d'en deduire que si u rationnel alors f(u)=u commment faire??

Posté par
perroquet
re : inegalite fonctionnelle 07-09-08 à 16:39

Pour n entier   f(n)=n  (en posant x=1 dans l'égalité f(nx)=nf(x))

Si on prend maintenant  x=\frac{p}{q},
f(qx)=f(p)=p
f(qx)=qf(x)
Donc:
qf(x)=p
f(x)=\frac{p}{q}=x



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