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Niveau maths spé
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th du point fixe

Posté par
mouss33
07-02-09 à 15:49

Bonjour tout le monde.

Dans le cadre d'une leçon de capes (et oui encore!) j'ai le théorème suivant:

Soit f:[a,b]->[a,b] continue sur [a,b], dérivable sur ]a,b[ et tel que il existe k appartenant à [0,1[ tel que pour tout x dans [a,b], |f'(x)|\le k.
Alors f admet un unique point fixe l sur [a,b] qui est la limite de la suite définie par U_0 dans [a,b] et U_{n+1}=f(U_n)

Pour la démonstration pas de problème jusqu'à ce que la suite intervienne.

En effet, j'ai trouvé une démonstration où il montre d'abord que la suite est de cauchy, donc convergente et ensuite il montre que la limite c'est l.

Mais en fait, grace au théorème des accroissements finis, on a : |U_{n+1}-l|\le k|U_n -l| et donc par récurrence, |U_n-l|\le k^n|U_0 -l| et par passage à la limite, on a \lim_{n\to +\infty} U_n =l

donc  U_n converge vers l non? Pas besoin de montrer qu'elle est de cauchy?

Posté par
Camélia Correcteur
re : th du point fixe 07-02-09 à 15:52

Bonjour mouss33

Si, si pour montrer que l existe tu es bien obligé de passer par le fait qu'elle est de Cauchy!

La démarche est: accroissements finis k-lipschitzienne (avec 0k < 1) Cauchy converge

et on finit en montrant que la limite est bien un point fixe.

Posté par
mouss33
re : th du point fixe 07-02-09 à 16:02

Bonjour Camélia.

Ca m'embête beaucoup ça!

Mais apparemment, pas possible d'y échapper!

Je vais donc prendre la démonstration que j'ai trouvé!

merci!

Posté par
jandri Correcteur
re : th du point fixe 07-02-09 à 21:58

Bonjour,

Dans le cas particulier d'une fonction de [a,b] dans [a,b] on n'a pas besoin des suites de Cauchy car la fonction continue g(x)=f(x)-x s'annule exactement une fois sur [a,b]: g(a) 0 , g(b) 0 et g'(x)=f'(x)-1 < 0 donc g décroit strictement.
Puis on termine comme a dit mouss33.

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : th du point fixe 08-02-09 à 13:22

Bonjour ;

On a la même conclusion avec moins d'hypothèses 4$\fbox{f\;:\;[a,b]\to[a,b]\;\;app\ell ication\\\forall x\neq y\;,\;\left|f(x)-f(y)\right|<|x-y|} sauf erreur bien entendu



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