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Application entre deux espaces normés (continuité..)

Posté par
wuksey
07-01-19 à 21:55

Soit X :=  {C^1 ([0,1], )} muni de la norme du sup ||.||

Soit Y := { u C^1 ([0,1], ) ; u(0) = u'(0) = 0}   ||u||Y =||u'||

On définit, pour tout u X,
Tu(x) := [0,x] (x-t)u(t) dt   (x[0,1])

1) Montrer que l'application T : X Y est bien définie
2) Montrer que T : (X, ||.||) (Y,||.||Y) est continue
3) Déterminer ||T||L(X,Y)

1) Y'a t-il un moyen plus de simple, autre que de poser v = Tu(x) et montrer que v Y u X ?

Parce que j'ai du mal à le faire de cette façon. Il faudrait montrer que v C^1 ([0,1],)  et que v(0) = v'(0) = 0
Comme v = Tu et que u C^1 ([0,1],), alors son image par T appartient à C^1 ([0,1],) ? mais comment le justifier ?

et ensuite, Tu(x) (0) = (Tu(x))' (0) = 0, j'arrive pas à le montrer.


2) T : (X, ||.||) (Y,||.||Y) est continue ||Tf||Y C||f||

Comme||u||Y =||u'||, cela nous donne ||(Tf)'|| C||f||

Il faut donc montrer cette inégalité pour prouver la continuité de T, je ne vois pas bien comment le faire.

Merci pour votre aide.

Posté par
jsvdb
re : Application entre deux espaces normés (continuité..) 07-01-19 à 23:13

Bonjour wuksey.
Il faut procéder par ordre.
La première chose à dire est que t \mapsto x - t est continue sur [0;1] pour tout x \in [0;1].
Comme u \in X, alors t \mapsto (x-t)u(t) est continue, donc intégrable sur [0;1] et ce pour tout x \in [0;1].

Par suite, Tu(x)=\int_0^x (x-t)u(t)dt existe pour tout x \in [0;1].

Il est clair que Tu(0) = 0.

Ensuite, Tu(x) = x\int_0^x u(t)dt - \int_0^x tu(t) dt

Donc (niveau terminale), Tu est dérivable et (Tu)'(x) = \int_0^x u(t) dt + xu(x) - xu(x) = \int_0^x u(t) dt et donc (Tu)'(0) =0.

Conclusion : Tu \in Y et T est bien définie.

Posté par
wuksey
re : Application entre deux espaces normés (continuité..) 07-01-19 à 23:20

Merci beaucoup c'est très clair !

Posté par
jsvdb
re : Application entre deux espaces normés (continuité..) 07-01-19 à 23:20

Il y a une chose qui doit être vérifiée avant tout, c'est que u \mapsto ||u'||_\infty définit bien une norme sur Y.
C'est pas compliqué, mais il faut s'en assurer.

2- Vu que tu sais maintenant que pour tout x \in [0;1], (Tf)'(x) = \int_0^x f(t) dt, il me semble quasi évident de montrer que ||(Tf)'||_\infty \leq ||f||_\infty

Posté par
wuksey
re : Application entre deux espaces normés (continuité..) 07-01-19 à 23:33

On a ||(Tf)'|| <= [0,x] ||f(t)|| dt <= ||f(t)|| car x [0,1] ( Je ne suis pas sûr de bien comprendre ça).

Posté par
jsvdb
re : Application entre deux espaces normés (continuité..) 07-01-19 à 23:35

Oui c'est ça; c'est tout bête ... je ne vois ce qui te gêne !?

Posté par
wuksey
re : Application entre deux espaces normés (continuité..) 07-01-19 à 23:35

Citation :
  Il y a une chose qui doit être vérifiée avant tout, c'est que  définit bien une norme sur Y. 
C'est pas compliqué, mais il faut s'en assurer. 


Rien ne t'échappe ! C'était une question posée dans l'examen, je l'ai pas remise dans le post pour l'alléger au maximum

Posté par
wuksey
re : Application entre deux espaces normés (continuité..) 07-01-19 à 23:37

Citation :
Oui c'est ça; c'est tout bête ... je ne vois ce qui te gêne !?


Je l'ai deviné en testant avec une fonction au hasard mais cela ne me paraît pas intuitif . Une explication "visuelle" ?

Posté par
jsvdb
re : Application entre deux espaces normés (continuité..) 07-01-19 à 23:45

wuksey @ 07-01-2019 à 23:35

Rien ne t'échappe !

Heu si, je te rassure, y'a beaucoup de choses qui m'échappent mais merci pour le compliment !

wuksey @ 07-01-2019 à 23:37

Une explication "visuelle" ?

Bah pas vraiment ! si ce n'est que le sup infini de Tf' est inférieur au sup infini de f ... ce qui enfonce les portes ouvertes et prendre deux trois exemples concrets me parait plus fort que n'importe quelle explication.

Sinon, pour la 3- quoi d'neuf docteur ?

Posté par
wuksey
re : Application entre deux espaces normés (continuité..) 07-01-19 à 23:59

Bien !

Pour le 3, d'après mon cours j'ai :

||T||L(X,Y) = sup {||(Tu)'|| ; ||u|| = 1}

Posté par
wuksey
re : Application entre deux espaces normés (continuité..) 08-01-19 à 00:03

Mais comme on vient de montrer que ||(Tu)'|| est majoré par ||u||, son sup est égal à ||u|| qui vaut 1 ?

Posté par
jsvdb
re : Application entre deux espaces normés (continuité..) 08-01-19 à 00:21

Ah non ! tu peux très bien avoir ||(Tu)'||_\infty \leq 1 et effectivement ||(Tu)'||_\infty=1/4 par exemple.
Il faut juste écrire les choses :

||(Tu)'||_\infty = \sup~\{ ||x \mapsto \int_0^x u(t) dt||_\infty~/~u\in X \text{ et }||u||_\infty = 1\}

Et prendre la fonction constante 1 dans X suffit pour affirmer que le sup est atteint et ||T||_{\mathcal L(X;Y)}=1

Posté par
wuksey
re : Application entre deux espaces normés (continuité..) 08-01-19 à 09:35

Bien compris, merci pour ton aide.



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