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Niveau école ingénieur
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Fonction continue

Posté par
matheux14
14-03-24 à 22:26

Bonsoir,

Merci d'avance.

Déterminer les fonctions continues sur \mathbb{R} telles que :

\begin{aligned}\forall x \in \mathbb{R}, \forall a \in \mathbb{R}^*_+, f(x) = \dfrac{1}{2a} \displaystyle \int^{x + a}_{x - a} f(t) d t\end{aligned}

J'avoue que je n'ai pas vraiment compris l'énoncé.

L'équation stipule que pour toute valeur de x réelle et pour tout a réel strictement positif, la valeur de la fonction f(x) en x est égale à la moyenne de la fonction f(t) sur l'intervalle [x - a, x + a], pondérée par \dfrac{1}{2a}..

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Fonction continue 14-03-24 à 23:28

Bonsoir

Sauf erreur je trouve comme seules solutions les fonctions affines

Posté par
Rintaro
re : Fonction continue 15-03-24 à 10:57

Bonjour,

Je confirme la réponse de elhor_abdelali (était-ce nécessaire ?). Tu peux montrer que f vérifie la propriété de la moyenne

\forall x,y \in \R ~:~ f\left( \dfrac{x+y}{2} \right) = \dfrac{f(x)+f(y)}{2}

Des fonctions continues sur la droite réelle qui vérifient cette propriété sont automatiquement affines.

Posté par
Ulmiere
re : Fonction continue 15-03-24 à 13:15

Voici un exercice en plus si t'as du temps à perdre

Citation :
Si F est une primitive de f, elle est de classe C^1, parce que de dérivée f continue.

L'énoncé dit que pour tout x et pour tout a strictement positifs, F(x+a) = 2af(x) + F(x-a).
Mais en intervertissant les rôles des deux variables positives, on a aussi F(x+a) = 2xf(a) + F(a-x).

En dérivant la première égalité par rapport à a, f(x+a) = 2f(x) - f(x-a) pour tout x et pour tout a.
En dérivant la seconde égalité par rapport à x, f(x+a) = 2f(a) - f(a-x) pour tout x et pour tout a.
Donc f(x) = f(a) pour tout x et pour tout a, donc f est constante sur \R_+^\ast.


Ce résultat faux, puisque la fonction identité est solution mais strictement croissante. Où est l'erreur et comment la corriger pour aboutir au bon résultat ?

Posté par
Rintaro
re : Fonction continue 15-03-24 à 14:41

Salut Ulmiere, sympa ce petit exo. Je pense qu'il a sa place en détente (ou en expresso, je sais plus la section des exercices), tu pourras faire des heureux !

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Fonction continue 15-03-24 à 16:20

\bullet En fait la condition \boxed{a>0} est trompeuse vu qu'on a aussi \boxed{\dfrac{1}{2a} \displaystyle \int_{x-a}^{x+a} f(t) d t = \dfrac{1}{2(-a)} \displaystyle \int^{x + (-a)}_{x - (-a)} f(t) d t}.


\bullet L'exercice consiste donc à chercher toutes les fonctions continues f:\mathbb R\to\mathbb R telles que \blue\Large\boxed{\forall x,y~,~\int_{x-y}^{x+y}f(t)dt=2yf(x)}.


Analyse :


\bullet On voit clairement que toute solution f est dérivable sur \mathbb R.

\bullet Par dérivation de l'encadré bleu (successivement) par rapport à x et y on a \Large\boxed{\forall x,y~,~\left\lbrace\begin{array}l f(x+y)-f(x-y)=2yf'(x) \\ f(x+y)+f(x-y)=2f(x) \end{array}},


puis par addition \Large\boxed{\forall x,y~,~f(x+y)=yf'(x)+f(x)}, d'où \red\Large\boxed{\forall y~,~f(y)=yf'(0)+f(0)}.


Synthèse : Les fonctions affines sont clairement solution. sauf erreur de ma part bien entendu

Posté par
Rintaro
re : Fonction continue 16-03-24 à 09:34

C'est dommage de donner la réponse à matheux14, le connaissant il aurait tenté de faire quelque chose dans les prochains jours. Tant pis.

Posté par
matheux14
re : Fonction continue 17-03-24 à 09:12

Merci à vous !

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Fonction continue 18-03-24 à 03:49

C'est un plaisir matheux14



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