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continuité, oscillation, Riemann

Posté par
mellepapillon
19-02-08 à 18:42

Bonsoir,

pour toute fonction réelle bornée définie sur [a,b] et toute partie A de [a,b] on définit l'oscillation de f sur A et on note w(f,A) la différence sup_{A}(f) - inf_{A}(f)
l'oscillation de f en un point x du segment [a,b] notée w(f,x) est la borne inférieure des w(f,V) quand V décrit l'ensemble des voisinages de x dans [a,b]

c'est là que les problèmes commencent, je dois montrer que f est continue en x si et seulement si w(f,x)=0

Je vois bien où veut en venir cette définition et pourquoi on a ce résultat mais je suis complètement bloquée, comment écrire ces voisinages, cette notion d'inf pour exprimer la continuité, j'avais pensé à la limite à gauche et la limite à droite mais on ne sait pas si c'est pour ce voisinage de x qu'on a l'inf nul...

si quelqu'un peut m'aider je serais ravie.
Merci d'avance

Posté par
romu
re : continuité, oscillation, Riemann 19-02-08 à 19:13

salut,

si f est continue en x_0,

alors pour tout \varepsilon>0, il existe \alpha>0 tel que

|x-x_0|<\alpha \qquad \Longrightarrow \qquad |f(x)-f(x_0)|< \varepsilon

autrement dit:

x\in B(x_0,\alpha) \qquad \Longrightarrow \qquad f(x)\in B(f(x_0),\varepsilon)

donc pour tout \varepsilon>0 tu peux trouver un voisinage V=B(x_0,\alpha) de x_0 tel que \omega(f,V)<\varepsilon.

Donc \inf\ \{ \omega(f,V):\ V \mbox{ voisinage de } x_0\} = 0.

Voilà pour la première implication, en fait on se sert du fait que les boules ouverts de centre x_0 qui interviennent dans la définition de la continuité, constituent une base de voisinages de x_0 et donc donnent autant d'informations que l'ensemble de tous les voisinages.

Posté par
watik
re : continuité, oscillation, Riemann 19-02-08 à 19:23

bonjour

tu peux remarquer que:

1°)
W(f,x)=inf(f,V)pour tout voisinage de x
      = W(f,IntersectionV)

2°) f étant continue sur [a,b] donc f est uniformément continue sur le copact [a,b]

3°) f atteint ses bornes sur tout partie de [a,b]

inff/A=f(xo,A) et supf/A=f(Xo,A)

---------maintenant

soit e>0  ; e=epsilon

si f est uniformément continue il existe µ>0 tel que |x-x'|<µ ==> |f(x)-f(x')|<e

soit V={x,x'/|x-x'|<µ}

alors IntersectionV incluse dans V donc
qq soit (x,x') élément de IntersectionV alors |f(x)-f(x')|<e
comme f atteint ses borne sur IntersectionV donc

|Supf/IntersectionV-Inff/IntersectionV|<e

et ceci qq soit e>0 donc W(f,x)=0

je te laisse faire la réciproque qui plus facile

Posté par
mellepapillon
re : continuité, oscillation, Riemann 19-02-08 à 19:27

Merci à tous les deux! J'ai bien compris.

pour la réciproque est ce que je peux reconsidérer le voisinage B(xo,a) pour un a assez petit, puisque c'est celui là qui intervient dans la continuité ?

Posté par
romu
re : continuité, oscillation, Riemann 19-02-08 à 19:29

ou, ça revient au même que de considérer tous les voisinages,

puis que pour un voisinage V quelconque de x_0, on a inclus dans V un ouvert U qui contient un B(x_0,\alpha).

Posté par
mellepapillon
re : continuité, oscillation, Riemann 19-02-08 à 19:36

ok , on pourrait dire que tous les voisinages de x0 sont inclus dans cette boule...

j'ai une dernière question, à votre avis est ce que la fonction
xw(x,f) à f fixé est continue  si f est continue ?

Merci

Posté par
romu
re : continuité, oscillation, Riemann 19-02-08 à 19:40

si f est continue sur [a,b], alors pour tout x\in [a,b] on a \omega(x,f)=0, donc cette fonction est constante sur [a,b] et donc continue.

Posté par
mellepapillon
re : continuité, oscillation, Riemann 19-02-08 à 19:45

ah oui bien sur, je commence à bien fatiguer et si elle n'est pas continue ?

Posté par
romu
re : continuité, oscillation, Riemann 19-02-08 à 19:57

je ne sais pas trop ce que ça donne,

je pense déjà qu'on peut avoir \omega(f,.) pas continue si f ne l'est pas:

on prend par exemple la fonction qui est partout =1 sauf en 0 où elle s'annule. L'oscillation est égal à 0 partout sauf en 0 ou elle est égal à 1, donc elle n'est pas continue en 0.

Posté par
romu
re : continuité, oscillation, Riemann 19-02-08 à 20:00

si on prend l'indicatrice des rationnels \mathbb{1}_{\mathbb{Q}}, elle est continue en aucun point, mais son oscillation est toujours =1 donc continue.

Sauf erreur.

Posté par
mellepapillon
re : continuité, oscillation, Riemann 20-02-08 à 08:07

d'accord, je suis d'accord avec les exemples proposées

je cherche un moyen de trouver que l'ensemble {x de [a,b] tel que w(f,x)} pour un donné est un fermé, la solution de l'image réciproque d'une fonction continue me semblait adaptée mais apparemment non...car ici f est seulement bornée, on ne sait rien de plus

alors....

Posté par
mellepapillon
re : continuité, oscillation, Riemann 20-02-08 à 11:17

Je rencontre un nouveau souci dans mon devoir...

j'ai une fonction f réelle bornée définie sur [a,b]

je sais qu'elle est intégrable au sens de Riemann, c'est à dire que la somme:

\sum_{i=1}^{n} (s_i - s_{i-1} ) w(f,]s_{i-1},s_i[) tend vers 0 lorsque le pas max_{i=1,...,n} (s_i - s_{i-1}) de la subdivision  {{s_0, s_1,....., s_n} } tend vers 0 (cette subdivision est une subdivision de l'intervalle [a,b])

je dois montrer que D_{\frac{1}{m} ={ {x appartenant à [a,b] tel que w(f,x) \frac{1}{m} } est négligeable ( pour tout m>0) c'est à dire que pour tout réel l>0 il existe une suite (In) d'intervalles ouverts telle que D_{\frac{1}{m}} soit incluse dans la réunion des In et que la somme des longueurs des In soit inférieure à l.

Je me suis dit au début que ce serait bien de poser I_k = ]s_{k-1},s_k[ si kn et si non I_k vide ( voire essayer de s'arranger pour ne prendre que les intervalles où il y a des éléments de D_{\frac{1}{m}} et aussi de prendre une subdivision assez fini de manière à faire apparaitre une longueur minimale, ceci était bien garanti car f est intégrable au sens de Riemann, donc il n'y a qu'un nombre fini d'éléments dans D_{\frac{1}{m}} )
mais le problème c'est que si s_i appartient à D_{\frac{1}{m}} il n'appartient à aucun de mes intervalles ouverts In... donc ça ne marche pas

Quelqu'un aurait il une meilleure idée pour fabriquer une suite (In) ?

Un grand merci par avance

Posté par
mellepapillon
re : continuité, oscillation, Riemann 20-02-08 à 20:39

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