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Niveau Maths sup
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continue et injective=>strictement monotone

Posté par
jeromedu59
16-11-08 à 15:54

Bonjour !
je n'arrive pas a démontrer que si f: [0,1]-->R est injective et continue alors elle est strictement monotone pouvez vous m'aider ? merci

Posté par
1 Schumi 1
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 16:00

Salut

Suppose le contraire, à savoir l'existence de a<b<c avec soit f(a)<f(b) et f(b)>f(c) ou alors f(a)>f(b) et f(b)<f(c).

Quitte à considérer -f on peut supposer qu'on est dans le premier cas.

Fais un dessin et constate l'absurdité en minorant par exemple le nombre d'antécédent de max((f(a)+f(b))/2,(f(b)+f(c))/2).

Posté par
jeromedu59
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 16:07

merci pour ton aide mais je n'ai pas compris comment constater l'absurdité ... peux tu me réexpliquer stp ?
merci

Posté par
1 Schumi 1
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 16:08

T'as fais un dessin? Sinon effectivement, tu ne risques pas de voir quelque chose...

Posté par
jeromedu59
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 16:09

oui j'ai fait un dessin mais je ne sais pas si il est bon ..

Posté par
1 Schumi 1
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 16:13

Dans ce cas...

Tu prends 3 points, a b et c avec a<b<c. Jusque là, ça devrait aller. Après pour les images, t'en prends une au pif pour a. Pour celle de b tu fais en sorte qu'elle soit au dessus et pour celle de c tu t'arranges pour qu'elle soit au dessous de f(b).

Essaie de faire passer une courbe injective continue par ces 3 points tu verras... Pourquoi ça plante?

Posté par
jeromedu59
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 16:16

une courbe injective c'est a dire ?

Posté par
1 Schumi 1
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 16:18

Le graph d'une fonction continue injective si tu préfères...

Posté par
jeromedu59
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 16:19

je ne vois pas la différence entre une courbe injective continue d'une courbe continue car si c'est la même chose je ne vois pas ce qui plante ...

Posté par
1 Schumi 1
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 16:22

Je sais pas... Peut être que les points de la courbe dont l'ordonnée est juste au dessous de f(b) ont plusieurs antécédents... C'est pas top ça pour le graph d'une application injective...

Posté par
jeromedu59
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 16:27

ah oui j'ai compris merci beaucoup !

ensuite, on considère f:[0,1]-->[0,1] continue
montrer que Ef={x apprtenant à [0,1] tel que f(x)=x} est non vide
je ne vois pas comment démontrer puisque cela me semble évident ... non ?

Posté par
Nightmare
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 16:27

salut

Voici une démonstration que je trouve jolie :

On définie 3$\rm g(x,y)=f(y)-f(x).

g est continue sur le triangle convexe 3$\rm \{(x,y)\in \mathbb{R}^{2}, x < y\} donc l'image de ce dernier par g est un connexe.

On en déduit, comme 0 ne peut pas être dans cette image, que g envoie le triangle soit sur 3$\rm \mathbb{R}_{+}*, soit sur 3$\rm \mathbb{R}_{-}* ce qui conclut la preuve.

Posté par
jeromedu59
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 16:28

c'est une démo pour moi Nightmare car je ne comprend pas tout là

Posté par
1 Schumi 1
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 16:32

Jord >> Sympa ta démo, c'est presque magique comme solution!

Posté par
jeromedu59
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 16:33

oui magique c'est le bon mot
ensuite, on considère f:[0,1]-->[0,1] continue
montrer que Ef={x apprtenant à [0,1] tel que f(x)=x} est non vide
je ne vois pas comment démontrer puisque cela me semble évident ... non ?

Posté par
1 Schumi 1
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 16:37

Si c'est évident c'est que ça doit être facile de montrer...

Posté par
jeromedu59
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 16:38

ben non justement ...

Posté par
jeromedu59
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 16:50

as tu une idée pour débuter la démo ?

Posté par
1 Schumi 1
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 16:55

Ca se règle en 2 lignes et demi ton affaire: considère g=f-Id (regarde g(0) et g(1)).

Posté par
jeromedu59
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 16:57

Id = Identité ?
on ne connait pas f(0) et f(1) ?

Posté par
1 Schumi 1
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 16:59

Id = Identité ? >> Tu veux que ce soit quoi d'autre?

on ne connait pas f(0) et f(1) ? >> C'est toi qui a l'énoncé sous les yeux, pas moi!

Posté par
jeromedu59
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 17:03

ben l'énoncé je te l'ai posté tel que je l'ai !
il n'y a de f(0)  ni de f(1) on sait juste qu'ils sont dans [0,1]

Posté par
1 Schumi 1
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 17:06

Ben justement! Si f(0) et f(1) sont dans [0,1] il y a des chances pour que f(0)>=0 et f(1)=< 1 non? Qu'est ce que ça implique pour g?

Posté par
jeromedu59
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 17:08

ben g appartient aussi à [0,1]

Posté par
1 Schumi 1
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 17:10

Ben voyons...

g(0)=f(0)-0 donc...
g(1)=f(1)-1 donc...

Posté par
jeromedu59
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 17:11

g(0)>=0 et g(1)=<0

Posté par
1 Schumi 1
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 17:12

Ouf!

Donc puisque g est continue...

Posté par
jeromedu59
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 17:17

je ne vois pas

Posté par
1 Schumi 1
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 17:19

Une fonction continue qui prend des valeurs positives et négatives. Tu peux dire quoi sur elle?

Posté par
jeromedu59
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 17:23

je ne vois pas ce que je peux ajouter a cette caractérisation :S

Posté par
1 Schumi 1
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 17:24

Elle s'annule, tout simplement.

Posté par
jeromedu59
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 17:26

ah oui bien sur dc g=0 donc f=Id f(x)=x

Posté par
1 Schumi 1
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 17:29

J'ai jamais dit que g était nulle, j'ai seulement dit qu'elle s'annulait!!! C'est fondamentalement différent!!! C'est il existe x tel que g(x)=0 non pas g=0!!!

Posté par
jeromedu59
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 17:30

oui je me suis mal exprimait mais c'est ien ce que j'avais compris

Posté par
jeromedu59
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 17:38

ensuite je dois montrer que Ef est fermé cad que si (x[/sub])[sub]n appretenant à N apparenant à (Ef)N et ue (xn)n appretenant à N converge vers L alors L appartient à Ef
je n'ai aucune idée et ça me semble complexe

Posté par
jeromedu59
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 17:41

ensuite je dois montrer que Ef est fermé cad que si (xn)n appartenant à N appartient à (Ef)N et que (xn)n appartenant à N converge vers L alors L appartient à Ef
je n'ai aucune idée et ça me semble complexe

Posté par
jeromedu59
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 18:33

personne pour m'aider ???

Posté par
Nightmare
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 21:48

Salut,

Rien de difficile.

On considère 3$\rm (x_{n}) une suite de point fixe de f qui converge vers un réel x.

On veut montrer que x est un point fixe.

Pour tout n, 3$\rm f(x_{n})=x_{n}.

Par continuité de f, en passant à la limite :
3$\rm f(x)=x.

CQFD.

Posté par
Nightmare
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 21:49

Pour une démonstration plus topologique, Ef est l'image réciproque de {0} par g. Or {0} est fermé et g est continue donc...

Posté par
jeromedu59
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 21:51

la première me va merci !
Efest-il necessairement un intervalle ?

Posté par
Nightmare
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 21:52

Euh, d'après toi?

Tu penses que f va être fixée sur un intervalle? Il n'y a pas de raison pour que ce soit connexe!

Posté par
jeromedu59
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 21:55

oui je voulais en etre sur
si on considère f o f = f comment peut on montrer que Ef=f([0,1]) ?

Posté par
Nightmare
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 21:57

f est-elle toujours continue?

Posté par
jeromedu59
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 21:57

oui

Posté par
Nightmare
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 22:05

Par double inclusion ça marche bien.

Posté par
jeromedu59
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 22:05

par double inclusion ?

Posté par
Nightmare
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 22:06

Montre que les éléments de Ef sont dans f([0,1]) et réciproquement que les éléments de f([0,1]) sont dans Ef.

Posté par
jeromedu59
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 22:08

le premier semble évident mais le deuxième ...

Posté par
Nightmare
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 22:12

Il l'est tout autant, faut utiliser l'idempotence de f.

Posté par
jeromedu59
re : continue et injective=>strictement monotone 16-11-08 à 22:13

tu sais c'est pour demain je laisse tomber je n'ai plus la tete a réfléchir merci pour ton aide !!

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