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Niveau Maths sup
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Derivabilité en 0 d’une fonction paire

Posté par
Kalman
07-11-24 à 12:28

Bonjour tout le monde,

Je résolvais un problème dans lequel nous disposons d'une fonction f dérivable en 0 et dérivable sur tout IR de façon générale

De plus on montre que f est paire

On nous demande ce que vaut nécessaire le nombre dérivé de f en 0.

Mon raisonnement était que par parité de f , f admet obligatoirement un extrema local en 0 et que par conséquent sa dérivée s'annule.
Sauf que pour cela il faudrait que f soit monotone sur un certain voisinage à gauche (ou à droite) de 0 et je n'arrive pas à me le justifier

A t'on un argument qui permettrait de le déduire immédiatement ?
Peut on d'ailleurs dire que toute fonction dérivable sur R et paire admet nécessairement un extrema local en 0 ?

Posté par
Sugaku
re : Derivabilité en 0 d’une fonction paire 07-11-24 à 13:14

Bonjour,

Sur le principe ton argument à l'air correct. Toutefois je soupçonne que certaines fonctions pathologiques mettent à mal le fait d'être monotone sur un certain voisinage à gauche ou à droite.

Ainsi je peux te proposer deux arguments différents pour résoudre ton problème.

1) Tu peux directement partir de la définition de f'(0) en tant que limite de taux d'accroissement et d'effectuer le changement de variable y=-x.

2) Si tu souhaites conserver un argument de monotonie alors tu peux supposer par l'absurde que f'(0)>0 (quitte à considérer -f), démontrer que cela implique la monotonie de f sur un certain intervalle et vérifier que la parité de la fonction ne le permet pas.

Enfin, pour ta dernière question tu peux essayer de voir ce qu'il se passe pour la fonction g : x |-> x^3 sin(1/x).

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Derivabilité en 0 d’une fonction paire 07-11-24 à 13:50

Bonjour,
A propos de la fonction g de la fin du message de Sugaku, il me semble qu'il faudrait ajouter g(0).
Et cette fonction n'admet-elle pas un minimum local en 0 ?

Posté par
carpediem
re : Derivabilité en 0 d’une fonction paire 07-11-24 à 14:13

salut

soit f est dérivable

si f est paire alors pour tout réel x : f(-x) = f(x)

il suffit de dériver et de prendre x = 0 ...

Posté par
Kalman
re : Derivabilité en 0 d’une fonction paire 07-11-24 à 15:55

J'ai calculé le taux d'accroissement
[ f(0+h) - f(0 ] / h quand h tend vers 0 par la gauche puis par la droite

Les taux d'accroissements respectifs sont sensés être égaux mais leur expression est opposée

On aboutit à f'(0) = - f'(0) d'où f'(0) =0

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Derivabilité en 0 d’une fonction paire 07-11-24 à 16:50

Je réponds en l'absence de Sugaku.

Citation :
Les taux d'accroissements respectifs sont sensés être égaux mais leur expression est opposée
Peux-tu expliciter ?
Idem pour "J'ai calculé" : on ne sait pas ce que tu as calculé.

Ceci dit, ça peut se faire avec cette démarche.
Mais la piste de carpediem me semble plus simple.

Posté par
Kalman
re : Derivabilité en 0 d’une fonction paire 07-11-24 à 17:32

[ f(0+h) - f(0 ] / h >   A quand h -> 0 à gauche
[ f(0+h) - f(0 ] / h -> -A quand h-> 0 à droite

Puisque f'(0) existe , on a l'égalité entre -A et A, soit A = 0

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Derivabilité en 0 d’une fonction paire 07-11-24 à 17:53

Citation :
[ f(0+h) - f(0 ] / h -> -A quand h-> 0 à droite
Pourquoi ?

Posté par
Sugaku
re : Derivabilité en 0 d’une fonction paire 07-11-24 à 18:37

Sylvieg @ 07-11-2024 à 13:50

Bonjour,
A propos de la fonction g de la fin du message de Sugaku, il me semble qu'il faudrait ajouter g(0).
Et cette fonction n'admet-elle pas un minimum local en 0 ?


Il faut effectivement ajouter g(0)=0.  
La fonction g n'admet pas de minimum local en 0 pour la raison suivante.
Etant donné un entier naturel n on définit u_n := \frac{\pi}{2} + n\pi . L'image de u_n par g vérifie g(u_n) = \frac{(-1)^n}{u_n^3}. On remarque (u_n) est une suite de réels strictement positifs qui converge vers 0 et g(u_n) alterne en permanence de signe. On ne peut donc pas avoir d'extremum local en 0 (sinon g(u_n) serait de signe constant à partir d'un certain rang).

Posté par
Sugaku
re : Derivabilité en 0 d’une fonction paire 07-11-24 à 18:50

Oups, il faut bien sûr prendre u_n = \frac{1}{\frac{\pi}{2} + n\pi} pour faire fonctionner mon argument.

Posté par
carpediem
re : Derivabilité en 0 d’une fonction paire 07-11-24 à 19:20

oui l'exemple pathologique de Sugaku est classique : on ne peut trouver d'intervalle ]0, a] sur lequel g y garde un signe constant

"mis à part" ces cas pathologiques et donc avec des fonctions "relativement convenables" ma piste permet de prouver que :

1/ f'(0) = 0        (toujours vrai)
2/ f'(x)f'(-x) < 0    (f'(x) et f'(-x) n'ont pas même signe)      (toujours vrai)

et donc dans le cas où f'(x) garde un signe constant (pas toujours vrai) sur l'intervalle ]0, a] (pour un certain réel a non nul) alors f(0) est bien un extrémum



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