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Niveau LicenceMaths 2e/3e a
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Continuité fonction plusieurs variables

Posté par
tintin22
05-03-24 à 15:43

Bonjour a vous qui prenez de votre temps pour lire ce sujet.
Dans un premier temps je vais écrire l'exercice puis mes recherches.

Soient I un intervalle de R, f une fonction de I dans R, dérivable sur I.
On définit g(x,y) = (f(x) -f(y)) / x-y si x différent de y et f'(x) si x=y

1/ On considère la fonction f définit par f(t)= t²sin(1/t), pour t différent de 0et par f(0)=0
     a) Montrer que f est dérivable dans R
     b) Montrer que la fonction g associée n'est pas continue en (0,0)

2/ On suppose maintenant que la fonction f est de classe C1  sur I. Montrer que g est continue dans I x I

Ceci était l'énoncé. Voici donc mes recherches.

1/ a) f(t) est une fonction composée de fonctions usuelles dérivable dans R\{0}. Oncherche à montrer que f est dérivable dans R. Donc regardons la limite de f quand t tend vers 0.
lim (f(t) - f(0))/ t-0 = lim t²sin(1/t)/t = lim tsin(1/t)
Or -1  ≤ sin(t)  ≤1 ==> -1 ≤ sin(1/t) ≤1
on multiplie par t ==> -t ≤tsin(1/t) ≤t
De plus quand t tend vers 0, lim -t = lim t = 0
Donc d'apres le théorème des gendarmes lim tsin(1/t) = 0
Donc f(t) est dérivable en 0 et donc f(t) est dérivable dans R

b)g(x,y) = (f(x) -f(y)) / x-y si x différent de y et f'(x) si x=y

g(x,y) = (x²sin(1/x)-y²sin(1/y)) / x-y si x différent de y et
2xsin(1/x) - cos(1/x) si x=y
On veut montrer que g n'est pas continue en (0,0)
donc on fait tendre x et y vers 0 quand x et y sont différents.
Comme on doit montrer que g n'est pas continue, j'ai tester plusieurs choses
lim g(x,0) quand x tend vers 0 = xsin(1/x) = 0
lim g(0,y) quand y tend vers 0 = ysin(1/y) = 0
lim g(x, -x) quand x tend vers 0 = xsin(1/x) = 0

Voilà mon problème je n'arrives pas a montrer que g n'est pas continue...
Pouvez vous m'aider s'il vous plaît ?

Je vous remercie d'avance du temps que vous aurez pris pour lire ce post.
Cordialement

Posté par
larrech
re : Continuité fonction plusieurs variables 05-03-24 à 16:37

Bonjour,

Pour 1b/ regarder le cas où x=y,  il doit déjà  au moins y avoir continuité dans ce cas là.

Posté par
tintin22
re : Continuité fonction plusieurs variables 05-03-24 à 17:58

Dans la question 1/b)  Montrer que la fonction g associée n'est pas continue en (0,0)

Quand x=y, on a 2xsin(1/x)-cos(1/x)

donc quand x tend vers 0, lim 2xsin(1/x) - cos(1/x)
On a -1≤sin(1/x) ≤ 1 et -1≤cos(1/x) ≤ 1
donc -2x + 1 ≤ 2xsin(1/x)-cos(1/x)≤2x-1
Quand x tend vers 0
lim -2x+1 = 1 et lim 2x-1= -1
On ne peut pas conclure..
Je dois montrer que g n'est pas continue en (0,0) mais la je ne n'arrive a rien prouver..
Pouvez vous m'éclairer s'il vous plaît ?

Posté par
larrech
re : Continuité fonction plusieurs variables 05-03-24 à 18:06

Quand  x\to 0, \cos(1/x) n'a pas de limite, et l'autre terme tend vers 0 . Donc dans ce cas g n'a pas de limite en (0,0).

Posté par
tintin22
re : Continuité fonction plusieurs variables 05-03-24 à 18:48

Tout simplement...
Je m'embêtais pour rien. Mais comment prouver que quand x tend vers 0, lim cos(1/x) n'admet pas de limite ?

Pour la question 2/ On suppose maintenant que la fonction f est de classe C1  sur I. Montrer que g est continue dans I x I

Comme ce qui n'admettais pas de limite était f'(x) maintenant qu'on admet que f est C1, c'est-à-dire que f est continue et que sa dérivée aussi
Donc g(x,y) = (f(x) -f(y)) / x-y si x différent de y et f'(x) si x=y

Si x différent de y alors g est continue car g est composé de la fonction f et le dénominateur ne s'annule jamais puisque x différent de y donc continue
Et  f'(x) si x=y est continue puisque f est de classe C1 g est continue

Donc g est continue dans I x I
Est ce que je vais erreur ?

Posté par
larrech
re : Continuité fonction plusieurs variables 05-03-24 à 19:01

Quand x\to \infty, \cos(1/x) oscille entre 1- et +1 sur des intervalles dont l'amplitude tend vers 0. Donc si on en revient aux epsilons...

Ensuite il faut dire que si f est C1 sur I c'est que, d'après ce qui  précède,  0I.
On échappe donc aux cas de non continuité déjà vus. Alors soit xy et c'est ce que vous avez dit, soit x=y et on retrouve f.

Posté par
larrech
re : Continuité fonction plusieurs variables 05-03-24 à 19:30

Pardon, j'ai écrit une bêtise, il faut évidemment lire

Quand x\to 0, \cos(1/x) oscille entre 1- et +1 sur des intervalles dont l'amplitude tend vers 0. Donc si on en revient aux epsilons...

Posté par
tintin22
re : Continuité fonction plusieurs variables 05-03-24 à 20:10

Pas de soucis, cela arrive a tout le monde.
Je vous remercie pour votre aide.

Donc si je reprends tout,

1b) On a quand x tend vers 0, lim 2xsin(1/t) - cos(1/x) n'admet pas de limite puisque cos(1/x) n'admet pas de limite car pour x=1/(2k*π) on a cos(1/x)=1
pour x=1/(π/2+2k*π) on a cos(1/x)=0 deux limites différentes quand x tend vers 0 donc cos(1/x) n'ademet pas de limite
Donc g n'est pas continue en (0,0)

2/ On suppose maintenant f de classe C1 comme le point (0,0) posait problème, on en déduit que 0 I.
De plus,  quand xy, g est une fonction composée de fonction continues et son dénominateur ne s'annule pas donc g est continue
Quand x=y, g(x,y) = f'(x) comme on a supposé f C1, par définition g est continue
On en conclut donc que g est continue sur I x I

Posté par
larrech
re : Continuité fonction plusieurs variables 05-03-24 à 21:12

Je crois que pour 1b , en reprenant ce que j'ai dit (sans l'histoire des epsilons) nul ne vous pinaillera si vous affirmez simplement que cos(1/x) n'admet pas de limite en 0.
Mais bon ce que vous dites n'est pas faux.

Posté par
carpediem
re : Continuité fonction plusieurs variables 05-03-24 à 23:51

salut

pour cos (1/x) il suffit de prendre x = \dfrac 2{n\pi}

et alors \cos (1/x) = \cos \dfrac {n \pi} 2 = ...

on peut prendre plus simplement 1 au lieu de 2

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Continuité fonction plusieurs variables 06-03-24 à 00:26

Bonsoir

\boxed{2} On pourra remarquer que \Large\boxed{\forall(x,y)\in I\times I~,~g(x,y)=\int_0^1f'(x+t(y-x))dt} sauf erreur de ma part bien entendu

Posté par
tintin22
re : Continuité fonction plusieurs variables 06-03-24 à 11:45

Bonjour,
je vous remercie tous pour votre aide

Posté par
larrech
re : Continuité fonction plusieurs variables 06-03-24 à 16:50

C'est avec plaisir tintin22



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