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Niveau Licence Maths 1e ann
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Fonction de Thomae

Posté par
random
05-03-19 à 14:16

f(x)= 0 si x irrationel
            1/q si x rationel avec x =p/q (fraction irréductible)
Montrer que f continue sur \

Alors çà fait un moment que j'essaye de prouver ça avec la définition de continuité epsilon-delta mais je bloque. J'ai reçu une petite indication que je devrais montrer que si une suite (\frac{p_n}{q_n})_n de rationnels irréductibles tend vers un irrationnel de [0;1], alors les suites d'entiers p et q tendent vers + l'infini.
Mais je ne vois pas vraiment comment l'utiliser ?

Posté par
jarod128
re : Fonction de Thomae 05-03-19 à 14:40

BONJOUR,
sur R\Q f est la fonction nulle.

Posté par
etniopal
re : Fonction de Thomae 05-03-19 à 16:00

Soit r \ . On montre que si s :    converge vers  r  alors f o s converge vers 0 .

Soit donc  s : telle que s r .

  cas 1 :  il existe N > 0 tel que s(n) \  pour n > N , on a f(s(n)) = 0 si n > N .
Il es clair que f o s 0

   cas2 :     s-1 () est  infini   .
Il existe alors  une sous suite  w  de s  telle que w(n) pour tout n .
Autrement dit il existe     u :      et v : *  telle que |u(n)| v(n)  = 1  pour tout n  et telle que  w :=  u/v  .
On va donc montrer que v    +  car cela entrainera que  f o s = 1/v 0 .
  
              Supposons le contraire :
              Il existe alors une sous suite v ' de v qui est bornée .
             Et Il existe   une sous suite v '' de v ' qui converge .
Les v"(n) étant des entiers  v" est àpcr constante  : il existe N entier > 0 tel que  v"(n) = v"(N) pour tout n > N .   b :=  v"(N)  est dans *  
          v" est de la forme v o s  où s est une extractrice (  suite d'entiers  > 0 strictement croissante .)  La suite u o s  = v" . wos converge alors vers  r.a  .
u étant à valeurs dans est  donc àpcr constante  donc  a := rb     et r   
Ayant obtenu une contradiction on a bien montré que  v + .
  

Posté par
carpediem
re : Fonction de Thomae 05-03-19 à 17:09

salut

soit (pn/qn) une suite de rationnels irréductibles tendant vers le réel (non rationnel) r de [0, 1]  (*)

alors :

1/ 0 \le p_n \le q_n

2/ supposons donc que la suite (qn) ne tende pas vers +oo

et soit q le max de cette suite alors la suite d'intervalle [k/q ; (k + 1)/q] est une partition de [0, 1] et il existe un réel k tel que r \in[k/q,  (k + 1)/q]

il suffit alors de choisir \epsilon < \min (r - k/q, (k + 1)/q - r)  pour contredire (*)

Posté par
random
re : Fonction de Thomae 05-03-19 à 18:48

carpediem
  
Mais comment est ce que cela montre que ma fonction est continue sur les irrationnel ?

Posté par
carpediem
re : Fonction de Thomae 05-03-19 à 19:29

soit r un réel non rationnel quelconque et (u_n) une suite de réels tendant vers r ...

et soit e > 0 ...

alors évidemment si u_n est irrationnel alors f(u_n) = 0 donc |f(u_n) - f(r)| < e

si u_n est rationnel alors d'après ce qui  précède u_n = p_n/q_n et q_n --> +oo

donc f(u_n) = 1/q_n ... --> 0


pour être précis tu peux écrire r = k + x avec k = E(r) et x = r - k [0, 1[ ....

Posté par
luzak
re : Fonction de Thomae 06-03-19 à 11:35

Bonjour !
Remarque 1 : la fonction n'est pas définie en 0
Remarque 2 : dois-tu faire l'étude sur \R\setminus\Q ou sur les irrationnels de [0,1] ? Ce n'est pas très clair en lisant ton "indication" .
Remarque 3. Doit-on démontrer que la fonction n'est pas continue en un point  rationnel ?
......................................
En fait on peut montrer (en choisissant f(0)\neq0) que f est continue en tout irrationnel et discontinue en tout rationnel.

Soit x_a\in\R,\;\varepsilon\in\R_+^*,\;A=\{x\in\R,\;f(x)>\varepsilon\}.
Il est évident que A\subset\Q et que \dfrac pq\in A\iff q>\dfrac1{\varepsilon}.

En choisissant un intervalle de centre x_0, par exemple K=[x_0-1,x_0+1] tu montres :
. A\cap K est un ensemble fini
. Si r=\min(A\cap]x_0-1,x_0[) et s=\max(A\cap]x_0,x_0+1[) regarde ce que tu peux dire lorsque r<x<s et conclus.

Posté par
random
re : Fonction de Thomae 06-03-19 à 15:53

carpediem

Je vois, merci pour cette clarification. Quelque chose encore m'échappe , je ne vois pas comment choisir epsilon < min (r - k/q, (k + 1)/q - r) nous permet de contredire (*) ?

Posté par
carpediem
re : Fonction de Thomae 06-03-19 à 15:56

ben ça veut dire que les k/q restent plus loin de r que min (...) ... donc la suite ne peut pas tendre vers r ... contradiction avec l'hypothèse

Posté par
random
re : Fonction de Thomae 06-03-19 à 16:00

luzak
Salut !
Oui il est possible de montrer que f est discontinue sur tout rationnel, j'ai déjà trouver une preuve pour ça.
Et pour répondre à ta question on doit faire l'étude sur R\Q

Merci pour ta réponse, mais pourquoi est ce que q>1/epsilon n'est pas plutôt 1/epsilon>q ?

Posté par
random
re : Fonction de Thomae 06-03-19 à 16:27

carpediem
La définition de convergence dit que >0, |pn/qn - r|<
Pourquoi avoir < min (r - k/q, (k + 1)/q - r) ne permet-il pas |pn/qn - r|< ?
Désolé je n'arrive pas vraiment à saisir

Posté par
carpediem
re : Fonction de Thomae 06-03-19 à 16:51

carpediem @ 05-03-2019 à 17:09

salut

soit (u_n) = (pn/qn) une suite de rationnels irréductibles tendant vers le réel (non rationnel) r de [0, 1]  (*)

alors :

1/ 0 \le p_n \le q_n

2/ supposons donc que la suite (qn) ne tende pas vers +oo

et soit Q le max de cette suite

alors pour tout q entre 1 et Q la suite d'intervalle [k/q ; (k + 1)/q] est une partition de [0, 1] et il existe un réel k tel que r \in[k/q,  (k + 1)/q]

il suffit alors de choisir \epsilon < \min (r - k/q, (k + 1)/q - r)  pour contredire (*)


l'ensemble des fractions p/q avec 0 \le p \le q \le Q est fini (son cardinal est environ Q^2)

la borne inférieure d'un ensemble fini est son minimum

le minimum m des |r - k/q| n'est pas nul

si on choisit < m on contredit le fait que (u_n) tend vers r

Posté par
random
re : Fonction de Thomae 07-03-19 à 00:02

carpediem
Je comprends maintenant! Merci beaucoup

Posté par
carpediem
re : Fonction de Thomae 07-03-19 à 18:48

de rien



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