Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau Maths sup
Partager :

equation fonctionnelle

Posté par
karim
08-02-07 à 14:45

Bonjour,
je bloque sur la première question de mon exos sur les equations fonctionnelles .
soit : f continue sur R vérifiant : f(x+y)+ x+y = (f(x) +x)(f(y) + y)
De plus : f(1) = a-1, avec a un réel strictement positif.
Comment puis-je montrer que f ne s'annulle pas ?
Merci d'avance

Posté par
Cauchy
re : equation fonctionnelle 08-02-07 à 16:08

Salut,

f(x+0)+x=(f(x)+x)(f(0)+0)=f(x)+x=(f(x)+x)f(0).

Donc f(0)=1.

Ensuite si je suppose que f s'annule en b je montre que b=-1 ou 1/2(*) puis que

f(-1+1)+0=f(0)=1=(f(-1)-1)(f(1)+1))=-a impossible car a>0.

f(1/2+1/2)+1=0.5² d'ou a=0.5².

On sait rien d'autre sur a j'ai l'impression que je me suis compliqué la vie.

Je montre (*) plus tard vu que je pense que j'ai pas emprunté la bonne voie.

Posté par
veleda
equation fonctionnelle 08-02-07 à 16:22

bonjour cauchy et karim
>cauchy quand tu ecris : donc   f(0)=0 à la deuxième ligne il faut vérifier  qu'il existe un x tel que f(x)+x soit non nul  c'est le cas pour x=1
puisque f(1)+1=a>0

j'ai une démonstration mais elle n'est pas terrible   je vais chercher autre chose

Posté par
Cauchy
re : equation fonctionnelle 08-02-07 à 16:25

Salut veleda,

bien sur j'avais pas précisé.

Ta démo est courte?

Posté par
veleda
équation fonctionnelle 08-02-07 à 16:50

je pose u=x/2
donc f(x)+x=f(u+u)+u+u=[f(u)+u]²0
donc f(x)-x  
donc si x<0=>f(x)>0
je suis partie autrement mais ça n'a pas l'air de marcher pour x>0

je vais revenir à ma première methode aprés une tasse de thé

Posté par
karim
re : equation fonctionnelle 08-02-07 à 17:31

Cauchy > il me semble qu'il doit y avoir plus simple . Mais je ne sais pas puisque je n'arrive pas à trouver !

Posté par
veleda
re:equation fonctionnelle 08-02-07 à 19:48

il y a un problème :
le texte donne a>0 donc  pour0<a<1 f(1)<0 comme f(0)=1 et que la fonction est continue elle s'annule au moins une fois entre 0 et 1
et si a=1 f(1)=0  donc pour montrer qu'elle ne s'annule pas il faut modifier les données  
quel est exactement le texte?
désolée d'intervenir si tard mais je n'arrivais pas à poster

Posté par
veleda
re:equation fonctionnelle 08-02-07 à 19:50

ma première methode finalement ne va pas bien même avec a>1

Posté par
Cauchy
re : equation fonctionnelle 08-02-07 à 19:59

Moi ma methode fonctionne avec a>1 mais sinon je ne peux conclure.

D'ou ma question à karim dans mon premier message.

Posté par
karim
re : equation fonctionnelle 08-02-07 à 20:03

je voudrais commencer par montrer que f(x) + x ne s'annule pas. Je fais comment pour ça ?

Posté par
Cauchy
re : equation fonctionnelle 08-02-07 à 20:05

Lis le message de veleda à 16h50 c'est prouvé.

Posté par
karim
re : equation fonctionnelle 08-02-07 à 20:09

je crois que c'est juste le cas x<0 qui a été traité ?

Posté par
karim
re : equation fonctionnelle 08-02-07 à 20:10

en fait c'est qu'on a montré que f(x) +x >=0 mais rien ne nou garanti qu'elle ne s'annule pas !

Posté par
Cauchy
re : equation fonctionnelle 08-02-07 à 20:15

Tu as demandé que f(x)+x ne s'annule pas ,relis ce qu'a dit veleda il doit il y avoir une condition sur a sinon on peut avoir f(0)=1 et f(1)<0 et alors par le théoreme des valeurs intermédiaires comme f est continue, f s'annulerait.

Posté par
karim
re : equation fonctionnelle 08-02-07 à 20:19

non je cherche à montrer que f(x) + x ne s'annule pas!
Or f(1) +1 = a >0 donc y a pas lieu de l'annulation de f(x) +x. t'es d'accord ?

Posté par
Cauchy
re : equation fonctionnelle 08-02-07 à 20:24

Depuis le debut c'etait f maintenant ca a changé

Posté par
karim
re : equation fonctionnelle 08-02-07 à 20:25

euuhhh oui ... t'arrives à montrer que f(x) + x ne s'annule pas ?

Posté par
Cauchy
re : equation fonctionnelle 08-02-07 à 20:59

Regarde le message de veleda on a deja f(x)+x>=0.

On pose g(x)=f(x)+x.

Maintenant si f(b)+b=0 alorsn a pour tout e

g(b+e)=f(b+e)+b+e=(f(b)+b)(f(e)+e))=0 soit g est nulle.

Donc en particulier g(1)=0 soit f(1)+1=0 or f(1)+1=a>0 d'ou le resultat.

Posté par
karim
re : equation fonctionnelle 08-02-07 à 21:01

oki merciiii

Posté par
Cauchy
re : equation fonctionnelle 08-02-07 à 21:06

La prochaine fois essaie quand meme de donner le bon énoncé

J'ai quand même prouvé un truc inutile

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : equation fonctionnelle. 08-02-07 à 21:07

Bonsoir;
J'ai l'impression qu'avec 2$\fbox{g=f+Id_{\mathbb{R}}} la fonction g est continue est satisfait à l'équation fonctionnelle 3$\blue\fbox{\forall x,y\in\mathbb{R}\\g(x+y)=g(x).g(y)} ainsi si g s'annulait en un certain point de \mathbb{R} elle s'annulerait partout et ceci est absurde vu que 2$\red\fbox{g(1)=f(1)+1=a\neq0}

Posté par
karim
re : equation fonctionnelle 08-02-07 à 21:08

ahhh ouiiii bien vuuuu!!

Posté par
Cauchy
re : equation fonctionnelle 08-02-07 à 21:11

Salut elhor,

c'est ce que j'ai fait au-dessus non?

Posté par
karim
re : equation fonctionnelle 08-02-07 à 21:13

enfin c'est clair, mais j'ai juste apprécié la présentation propre !Mais c'est sûr que c'est cauchy qu'il a eu l'idée en premier !

Posté par
Cauchy
re : equation fonctionnelle 08-02-07 à 21:15

Non mais je croyais que tu disais ca parce que t'avais pas compris ce que j'avais fait avant et dans ce cas fallait poser une question

Posté par
karim
re : equation fonctionnelle 08-02-07 à 21:16

ah non non c'est juste un soucis de présentation rien de plus !
Cauchy ca te dit rien le sens de ultimement dans cette phrase : montrer que a<b ultimement ?

Posté par
Cauchy
re : equation fonctionnelle 08-02-07 à 21:18

Non pas vraiment.

Posté par
veleda
re:équation fonctionnelle 08-02-07 à 21:32

>>karim,
essaies de nous donner un texte exact et de lire les les remarques que l'on te poste

Posté par
jeanseb
re : equation fonctionnelle 08-02-07 à 22:12

Bonsoir

Juste pour savoir, karim, c'est un exercice de terminale?

Posté par
Cauchy
re : equation fonctionnelle 08-02-07 à 22:13

Salut jeanseb,

vu les questions qu'ils posent je pense plutot que c'est un exo de sup.

Posté par
Cauchy
re : equation fonctionnelle 08-02-07 à 22:14

Qu'il pose il est seul lol

Posté par
jeanseb
re : equation fonctionnelle 08-02-07 à 22:16

C'est ce qui me semblait, mais son profil indique Terminale. Bon, Nightmare et Fractal aussi, mais je voulais en avoir le coeur net.

Posté par
Cauchy
re : equation fonctionnelle 08-02-07 à 22:26

La fonction f(x)=a^x-x est bien la seule solution je crois.

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : equation fonctionnelle. 09-02-07 à 00:20

Bonsoir Cauchy et toutes mes excuses pour mon post du 08/02/2007 à 21:07 je n'avais pas lu ta réponse.
Pour ton post ci-dessus je crois que si on suppose en plus que f est dérivable en 0 on aurait g dérivable en 0 et on peut écrire 3$\fbox{(\forall x,h\in\mathbb{R})\\g(x+h)-g(x)=g(x)(g(h)-1)} et donc 3$\fbox{(\forall x,h\neq0\in\mathbb{R})\\\frac{g(x+h)-g(x)}{h}=g(x)\frac{g(h)-1}{h}} et en faisant tendre h vers 0 on voit que g est solution de l'équation différentielle 4$\fbox{y'=\alpha y\\\alpha=g'(0)=1+f'(0)\\y(0)=1} équation qu'on sait résoudre et on a 3$\fbox{(\forall x\in\mathbb{R})\\f(x)=e^{\alpha x}-x} et comme 2$\fbox{f(1)=1-a} on trouve le résultat que tu as annocé
Je ne sais pas encore si ce résultat reste vrai sans l'hypothèse de la dérivabilité de f

Posté par
Cauchy
re : equation fonctionnelle 09-02-07 à 00:26

Il me semble qu'on peut s'y ramener vu que la seule fonction continue verifiant g(x+y)=g(x)g(y) et g(1)=a est a^x.

On le montre pour les entiers puis les rationnels puis on passe à la limite.

g(n)=g(1)^n=a^n.

Si x=p/q,g(p)=g(qp/q)=g(p/q)^q=g(x)^q.

Soit g(p)=g(x)^q donc a^p=g(x)^q soit g(x)=a^(p/q).

Puis par densité.

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : equation fonctionnelle. 09-02-07 à 00:55

Oui effectivement Cauchy on s'en sort avec l'hypothèse de la continuité
J'ai lu sur un autre forum qu'on demandait de trouver toutes les applications 4$\fbox{f{:}\mathbb{R}\to\mathbb{R}\\\forall x,y\in\mathbb{R}\hspace{5},\hspace{5}f(x+y)=2f(x).f(y)} sans aucune hypothèse supplémentaire.
Avec le changement d'inconnue 3$\fbox{g=2f} on se raméne à 4$\fbox{f{:}\mathbb{R}\to\mathbb{R}\\\forall x,y\in\mathbb{R}\hspace{5},\hspace{5}g(x+y)=g(x).g(y)}

Posté par
Cauchy
re : equation fonctionnelle 09-02-07 à 00:59

Sans hypothèses on doit pouvoir faire des choses tordues non?

C'est comme l'équation f(x+y)=f(x)+f(y) qui a des solutions non continues.

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : equation fonctionnelle. 09-02-07 à 01:04

Tu en connais des solutions non continues de f(x+y)=f(x)+f(y) ?

Posté par
Cauchy
re : equation fonctionnelle 09-02-07 à 01:19

J'avais vu ca faut que je retrouve le sujet,en fait c'est pas explicite tu considères R comme un Q-ev tu sais qu'il existe une base B de R en tant que Q-ev puis tu définis f comme tu veux sur B puis:

pour x dans R , on a :\Large{x=\sum_{i=0}^{n}a_ib_i} avec \Large{a_i \in \mathbb{Q}\;\textrm{et}\;b_i \in B}

et tu définis \Large{f(x)=\sum_{i=0}a_if(b_i)}.

f vérifie l'équation fonctionnelle mais n'est pas linéaire.

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : equation fonctionnelle. 09-02-07 à 02:39

Comment est définie f sur la base (b_i)_{i\in I} ? car si on choisit par exemple f(b_i)=b_i pour tout i\in I on se retrouve avec f=Id_{\mathbb{R}}

Posté par
Cauchy
re : equation fonctionnelle 09-02-07 à 14:45

Tu peux le définir en mettant par exemple f(b_i)=0 pour tous les b_i sauf un.

Posté par
Cauchy
re : equation fonctionnelle 09-02-07 à 16:24

On peut à partir de la fonction f construite poser:

\Large{g=exp^{f}} qui vérifie \Large{g(x+y)=e^{f(x+y)}=e^{f(x)+f(y)}=g(x)g(y)}.

Posté par
karim
re : equation fonctionnelle 09-02-07 à 18:01

Au passage, cauchy, c'est bien ca le résultat : f(x) = 1-x!
et si je retire l'hypothèse f(x) = a-1, quel seraient l'ensemble des solutions à ce moment là ?

Posté par
karim
re : equation fonctionnelle 09-02-07 à 18:16

toujours des erreurs dans ce que j'écrit :d
f(x) = a^x -x !désolé



Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Inscription gratuite

Fiches en rapport

parmi 1699 fiches de maths

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !