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Application linéaire continue

Posté par
toureissa
08-09-20 à 23:26

Bonjour a tous ,

J'aimerais que vous m'aider a montrer que si f est une application linéaire de E dans F, où E est un espace normé de dimension finie et F un espace normé est continue.
Pouvez-vous me donner une piste pour commencer ?

Posté par
lionel52
re : Application linéaire continue 08-09-20 à 23:41

Hello !
Une app linéaire est continue ssi il existe une constante M>0 telle que ||f(x)|| \leq M||x|| pour tout x.

Si x = \sum x_i e_i  alors ||f(x)|| \leq \sum |x_i|.||f(e_i)||

Ensuite si je note M = max(||f(e_i)||) qui est une constante, à base fixée, on y est presque en utilisant l

Posté par
toureissa
re : Application linéaire continue 08-09-20 à 23:48

J'ai bien compris ce que vous avez écrit, mais est-ce que vous pouvez me faire comprendre cette définition de continuité ?

Posté par
carpediem
re : Application linéaire continue 08-09-20 à 23:51

salut

quelle est la définition d'une fonction f continue ?

que devient-elle lorsque f est linéaire ?

Posté par
toureissa
re : Application linéaire continue 09-09-20 à 00:00

Un application f est continue en a ssi : pour tout  e>0 , il existe d>0 tel que ||x-a||<d entraîne ||f(x)-f(a)||<e.

Si f est linéaire f(x)-f(a)=f(x-a) .
La définition devient :
Pour tout e>0  , il existe d >0 ,tq ||x||<d entraîne ||f(x)||<e.

Posté par
luzak
re : Application linéaire continue 09-09-20 à 07:57

Bonjour!
Justement toureissa. Cela équivaut à ce que dit lionel52 et tu devrais faire l'effort de le démontrer.

En même temps que les propositions équivalentes :
L'image de la sphère unité est bornée.
L'image de la boule unité est bornée.
Pour tout x\neq0,\;\dfrac{\lVert f(x)\rVert}{\lVert x\rVert}

Posté par
carpediem
re : Application linéaire continue 09-09-20 à 15:25

et on peut rajouter l'équivalence suivante (qui découle quasiment du post de toureissa) :

f est continue en a si et seulement si f est continue en 0  (f linéaire bien sûr)

Posté par
Kernelpanic
re : Application linéaire continue 09-09-20 à 15:30

Bonjour,

je rajoute encore des propriétés équivalentes parce qu'elles sont toutes utiles selon les contextes :

1) f est k-lipschitzienne
2) f est uniformément continue
3) f est continue
4) f est continue en 0
5) l'image de tout borné est bornée
6) l'image de la boule unité est bornée
7) l'image de la sphère unité est bornée

et on peut montrer les équivalences avec des implications cycliques ( 1 -> 2 -> ... 7-> 1 )

Posté par
toureissa
re : Application linéaire continue 12-09-20 à 11:27

Bonjour,

J'ai essayer de démonstrer l'équivalent entre les deux:

f est continue ssi:

1. Il existe M>0 telle que ||f(x)||<M||x|| pour tout x.

2. Pour tout e>0 il existe d>0 , ||x||<d entraîne ||f(x)||<e.

(1--->2). Supposons 1 et montrons 2.

Soit e>0 donné. Posons d=e/M

Ona ||x||<d entraîne ||f(x)||<M||x||<MD=e.

(2--->1).  Supposons 2 et montrons 1.
C'est là que je n'arrive pas a trouver M.

Posté par
toureissa
re : Application linéaire continue 12-09-20 à 12:08

Voici comment j'ai commencé à démontrer les 7 équivalents, mais je suis bloqué en 5.

1---2. Supposons f k-lipschitzienne avec k>0 ssi pour tout x et y , ||f(x)-f(y)||<k||x-y||.

Donnons-nous un e>0 et posons d=e/k. Alors

dès que ||x-y||<d on aura ||f(x)-f(y)||<k||x-y||<kd=e.

On a donc montrer que f est uniformément continue.

2--->3).  L'écriture de la définition de 2) prouve que f est continue en tout point a de E (en posant y=a) , donc f est continue.

3--->4)  f est continue , donc continue en 0.

4 --->5).  Supposons f continue en 0. Alors pour tout e>0 il existe d>0 tq ||x||< d entraîne ||f(x)||<e.

Soit A un borné. Alors il existe M>0 tq pour tout x de M , ||x||<M.

Je suis bloqué ici.

Posté par
lionel52
re : Application linéaire continue 12-09-20 à 12:43

Hello la propriété fondamentale qui permet de conclure c'est


f(x) = ||x||/d f(d.x/||x||)

Chez toi par ex avec epsilon = 1, et d associé. Si ||x|| < M alors...

Posté par
toureissa
re : Application linéaire continue 12-09-20 à 14:50

Je trouve ||f(x)||<M/d.

5--->6) évident, car la boule unité est bornée.

6--->7) évident aussi, car la sphère est inclus dans la boule.

7)--->1)  supposons 7, alors il existe k>0 tq pour tout x , tq ||x||=1  on a ||f(x)||≤k.

Ainsi ||f((x-y)/||x-y||)||≤k, qui donne  ||f(x-y)||≤k||x-y|| , comme f est linéaire , la preuve est achevée.

Posté par
toureissa
re : Application linéaire continue 12-09-20 à 14:52

Est-ce que c'est correct ?

Posté par
Kernelpanic
re : Application linéaire continue 12-09-20 à 15:03

Il faut bien dire que x-y est non nul mais sinon c'est bien (je crois, en ayant lu rapidement).

Posté par
toureissa
re : Application linéaire continue 12-09-20 à 16:45

lionel52 @ 08-09-2020 à 23:41

Hello !
Une app linéaire est continue ssi il existe une constante M>0 telle que ||f(x)|| \leq M||x|| pour tout x.

Si x = \sum x_i e_i  alors ||f(x)|| \leq \sum |x_i|.||f(e_i)||

Ensuite si je note M = max(||f(e_i)||) qui est une constante, à base fixée, on y est presque en utilisant l


ici on démontre la propriété avec la norme 1 de x (qui est la somme des valeurs absolues ) . Est-ce que c'est parceque l'espace est de dimension finie (toutes normes sont équivalentes) qu'il suffit de vérifier avec une norme seulement.

Posté par
Kernelpanic
re : Application linéaire continue 12-09-20 à 17:37

Ces résultats sont vrais en dimension infinie aussi, tu vois bien que tes démonstrations ne dépendent pas de l'expression de la norme

Posté par
toureissa
re : Application linéaire continue 12-09-20 à 20:04

Merci Merci à vous de m'aider !
Je vous remercie bien . Bonne journée !



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