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Niveau Master Maths
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Fonction convexe et coercive

Posté par
Lady2
17-08-22 à 21:33

Bonsoir,
je cherche à montrer le résultat suivant :
Soit f : R -> R une fonction convexe et coercive (c'est à dire limite de |f(x)| -> + infini quand x -> + ou - infini.) Démontrer qu'il existe alpha, beta >0 tels que f(x) >=alpha|x| - beta

J'ai commencé par écrire la définition de limite en + infini, on a donc :
\forall A > 0,~ \exists m > 0~ x > m \Rightarrow |f(x)| > A

Et comme f est convexe, elle est au dessus de sa tangente donc on a toujours f(x) >= f(m) + (x-m)f'(m).
Mais ce ne doit pas être la bonne piste car je n'aboutis pas..

Cordialement

Posté par
Mateo_13
re : Fonction convexe et coercive 18-08-22 à 08:14

Bonjour Lady2,

le problème de ton inéquation de la tangente est que cela n'exclut pas la fonction nulle,
qui est convexe mais non coercive, et que m dépend de A.

Il faut choisir un A particulier,
A = 1 (par exemple),
donc il existe m tel que \mid f(x) \mid  > 1

Il faut montrer que f'(m) \neq 0 dans ton inéquation de la tangente..
f est convexe donc que peut-on dire de la fonction dérivée ?

Cordialement,
--
Mateo.

Posté par
Mateo_13
re : Fonction convexe et coercive 18-08-22 à 08:18

x>m \Rightarrow \mid f(x) \mid > 1

Posté par
Lady2
re : Fonction convexe et coercive 18-08-22 à 10:09

Si f convexe, on peut dire que la fonction dérivée est croissante, donc si x>m, f'(m) < f'(x), mais je n'ai pas de f('x) dans mon inéquation.

Posté par
Zrun
re : Fonction convexe et coercive 18-08-22 à 10:14

Bonjour,

Une remarque : la fonction f n'est pas supposé dérivable ... Utiliser la tangente n'est sans doute donc pas la façon la plus générale de procéder ...

Posté par
jarod128
re : Fonction convexe et coercive 18-08-22 à 10:38

Bonjour, j'allais faire la même remarque que Zrun.
Je vais essayé pour le cas +oo:
On pourrait utiliser pour a fixé: \frac{f(x)-f(a)}{x-a} croissante
Avec a=0, on a alors \frac{f(x)}{x}  croissante Comme f est convexe elle est continue, soit L sa limite en +oo.
Si L=+oo alors alpha=1 conviendra.
Si L est fini alors f(x)=O(x) et on aura une valeur de alpha qui conviendra.
A vérifier.

Posté par
jarod128
re : Fonction convexe et coercive 18-08-22 à 10:39

Précisions: L est la limite de \frac{f(x)}{x}

Posté par
Lady2
re : Fonction convexe et coercive 18-08-22 à 11:28

Merci de votre aide.

Avec \lim_{x \to +\infty} \frac{f(a)}{x} = 0, on déduit que \lim_{x \to +\infty}\frac{ f(x)}{x} = L, mais ensuite je ne vois pas comment avoir que f(x) >= alpha|x| - beta ? Effectivement avec alpha = 1 si L = +infini, convient donc beta = 0. Mais si L est fini, que peut-on prendre comme valeur de alpha et beta ?

Posté par
jarod128
re : Fonction convexe et coercive 18-08-22 à 12:28

Attention alpha=1 convient mais il faut beta>0 mais on arrivera bien à en trouver 1...
Pour L fini, la définition de la limite doit permettre de conclure.

Posté par
Lady2
re : Fonction convexe et coercive 18-08-22 à 13:20

peut-on prendre beta = f(a) ? Mais je ne sais pas s'il est bien strictement positif

Posté par
Zrun
re : Fonction convexe et coercive 18-08-22 à 13:55

Il y a quand même quelque chose qui me semble bizarre dans ton énoncé, il manque pas des valeurs absolues aussi autour de f(x) ?
Parce que sinon f(x)  = -x est convexe , coercive et n'est pas minoré par une fonction affine de pente positive ...

Posté par
Lady2
re : Fonction convexe et coercive 18-08-22 à 14:11

oui il y a la valeur absolue dans l'énoncé, j'ai bien écrit "coercive c'est à dire limite de |f(x)| -> + infini quand x -> + ou - infini."

Posté par
Zrun
re : Fonction convexe et coercive 18-08-22 à 14:16

Non je parle surtout de f(x) >= \alpha |x| - \beta

Posté par
Lady2
re : Fonction convexe et coercive 18-08-22 à 15:55

Ah oui c'est écrit sans la valeur absolue effectivement, ce doit être une coquille dans l'énoncé alors.

Posté par
larrech
re : Fonction convexe et coercive 18-08-22 à 16:20

Bonjour,

Citation :
ce doit être une coquille dans l'énoncé alors.


Je ne pense pas, intuitivement, il suffit que et soient suffisamment grands pour que la courbe représentant f soit tout entière dans le V délimité par les 2 demi-droites |x|-

Posté par
larrech
re : Fonction convexe et coercive 18-08-22 à 16:25

Plus exactement suffisamment petit et suffisamment grand

Posté par
Zrun
re : Fonction convexe et coercive 18-08-22 à 16:45

larrech @ 18-08-2022 à 16:25

Plus exactement suffisamment petit et suffisamment grand


Toujours avec l'exemple f(x) = -x qui est convexe (dérivée seconde nulle) et coercive, même avec \alpha aussi proche qu'on veut de 0, ça ne rentrera jamais dans un V sans mettre une valeur absolue à f ...

Posté par
larrech
re : Fonction convexe et coercive 18-08-22 à 17:07

OK

Posté par
larrech
re : Fonction convexe et coercive 18-08-22 à 17:20

Je pensais que la fonction  f , réelle, devait tendre vers + l'infini en + et - l'infini pour être coercive. Je me trompais donc...

Posté par
Zrun
re : Fonction convexe et coercive 18-08-22 à 17:29

larrech @ 18-08-2022 à 17:20

Je pensais que la fonction  f , réelle, devait tendre vers + l'infini en + et - l'infini pour être coercive. Je me trompais donc...


C'est surtout l'énoncé qui se trompait

Posté par
larrech
re : Fonction convexe et coercive 18-08-22 à 17:36

Citation :
C'est surtout l'énoncé qui se trompait
je crois, oui

Posté par
Lady2
re : Fonction convexe et coercive 18-08-22 à 18:52

Mais alors je ne comprends toujours pas comment rédiger ça proprement avec les bons alpha et beta



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