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Niveau Maths sup
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f continue en 0 ssi il existe lim f(1/n)=f(0)

Posté par
crackito34
29-08-22 à 21:09

Bonsoir,

Je bloque sur le problème :

Soit f : R+  -->  R une fonction croissante

Démontrer que f est continue en 0 si es seulement il existe \lim_{n->+inf} f(\frac{1}{n})=f(0)

Donc on procède par double implication :
\LeftarrowSoit f telle que il existe \lim_{n->+inf} f(\frac{1}{n})=f(0)

Comme \lim_{n->+inf} \frac{1}{n}=0 : il existe donc bel et bien une limite en 0, c'est f(0) d'après l'hypothèse donc par définition, f est continue en 0.

\Rightarrow
Soit f continue en 0.

Et la je bloque, il faut bien évidemment utiliser le fait que f est croissante mais comment ?

Merci pour votre aide

Posté par
verdurin
re : f continue en 0 ssi il existe lim f(1/n)=f(0) 29-08-22 à 21:23

crackito34 @ 29-08-2022 à 21:09

Bonsoir,
Je bloque sur le problème :
Soit f : R+  -->  R une fonction croissante
Démontrer que f est continue en 0 si est seulement si il existe \lim_{n->+inf} f(\frac{1}{n})=f(0)

Il est très important de remarquer que  f est croissante.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : f continue en 0 ssi il existe lim f(1/n)=f(0) 30-08-22 à 08:00

Bonjour,
@crackito34,
C'est l'autre implication qui est facile à démontrer.

C'est à dire si f continue en 0 alors \lim_{n->+\infty} f(\frac{1}{n})=f(0).

Posté par
ty59847
re : f continue en 0 ssi il existe lim f(1/n)=f(0) 30-08-22 à 08:29

Indice : il va y avoir du \varepsilon

Posté par
luzak
re : f continue en 0 ssi il existe lim f(1/n)=f(0) 30-08-22 à 08:58

Aucun \varepsilon si on a un cours cohérent ...

Posté par
crackito34
re : f continue en 0 ssi il existe lim f(1/n)=f(0) 30-08-22 à 13:39

Premièrement, merci pour la correction de l'énoncé, je me suis un peu embrouillé sans m'en rendre compte

Deuxièmement, ma première implication est-elle correcte ?

Dernièrement, je propose de prouver l'implication \Rightarrow comme ci mais sans certitude au niveau de la rigueur :

Soit f une fonction continue en 0

J'aimerais tenté un truc comme : pour tout entier naturel n non nul, 1/n>0
Comme f est croissante, f(1/n)>f(0)

J'ai un doute si on peut passer à la limite quand il s'agit d'inégalités. De plus, est-ce la bonne voie ?

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : f continue en 0 ssi il existe lim f(1/n)=f(0) 30-08-22 à 14:01

Ceci ne va pas :

Citation :
Comme \lim_{n->+inf} \frac{1}{n}=0 : il existe donc bel et bien une limite en 0, c'est f(0) d'après l'hypothèse donc par définition, f est continue en 0.
"il existe donc bel et bien une limite en 0" :
Une limite pour quoi ? Si c'est pour une fonction, laquelle ? et en quel point ?
Et pour quelle raison cette limite existerait-elle ?

Posté par
crackito34
re : f continue en 0 ssi il existe lim f(1/n)=f(0) 30-08-22 à 14:47

je viens de retrouver un théorème dans mon cours qui peut s'avérer utile

Soit la suite (un)=(1/n) qui tend vers 0 quand n tend vers +inf

\lim_{n->+inf} f(un) = f(0) (hypothèse de l'implication en question)

D'après la caractérisation séquentielle de la continuité,  f est continue en a

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : f continue en 0 ssi il existe lim f(1/n)=f(0) 30-08-22 à 18:02

Tu devrais relire cette caractérisation.

Posté par
crackito34
re : f continue en 0 ssi il existe lim f(1/n)=f(0) 30-08-22 à 19:08

Pourrait-il être au moins utile ici ?

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : f continue en 0 ssi il existe lim f(1/n)=f(0) 30-08-22 à 20:46

Non.
Tu as deux démonstration à faire :
1) Si f continue en 0 alors \lim_{n->+\infty} f(\frac{1}{n})=f(0).
Là, le fait que f est croissante ne sert pas.
2) Si f est croissante sur [0;+[ et \lim_{n->+\infty} f(\frac{1}{n})=f(0) alors f continue en 0.

Démontrer 1) est facile.
Je veux bien t'aider à le faire.
Démontrer 2) l'est moins.
Je laisserai d'autres te donner un coup de main.

Mais pour les deux, il faudra faire preuve de précision et de rigueur.
Déjà, quand tu évoqueras une implication, prends soin de préciser si c'est celle du 1) ou celle du 2).

Posté par
crackito34
re : f continue en 0 ssi il existe lim f(1/n)=f(0) 30-08-22 à 21:26

1)

Soit f continue en 0

Donc il existe \lim_{x->0+} f(x)=f(0)

On pose pour tout n\in R / (exclu) \begin{Bmatrix} 0 \end{Bmatrix} : x=1/n

ici, cela me parait bizarre de mettre un n appartenant aux réels (je sais bien que c'est une variable comme une autre mais ce n'est pas commun, il faut le reconnaître, d'où une potentielle erreur)

Par conséquent, quand x tend vers 0, 1/n tend vers + inf

Donc il existe \lim_{n->+inf} f(1/n)=f(0)

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : f continue en 0 ssi il existe lim f(1/n)=f(0) 31-08-22 à 08:14

Citation :
Soit f continue en 0.

Donc la limite de f en 0 existe, et \lim_{x->0+} f(x)=f(0)

Tu n'as pas vu de théorème sur la limite de fonctions composées ?
Sur la limite d'une fonction composée avec une suite ?
Genre "si une suite (un) converge vers L et \lim_{x\rightarrow L} f(x) = L' alors ..."



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