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Fonction lipschitzienne

Posté par
pwnd77
04-12-11 à 10:36

Ont dit qu'une fonction f est lipschitzienne sur un intervalle I s'il existe une constante k>0 telle que : pour tous réels x et y appartenant à I, on a : |f(x)-f(y)|
1.A Démontrer que la fonction x-->x est lipschitzienne sur tout l'intervalle [a ; b] contenue dans R.
B. Démontrer que la fonction x-->x² est lipschitzienne sur l'intervalle [0;2]. AIDE : ON POURRA UTILISER l'EGALITE |ab|=|a|x|b| VALABLE POUR TOUT REELS a ET b.

2.On considère la fonction g définie par g(x)=\/¯x²+1
A. Déterminer le domaine de définition de la fonction g
B. Soit x et y deux réels appartenant à [0;2]. Démontrer que
|g(x)-g(y)|=|(x²-y²)/((\/¯x²+1)+(\/¯y²+1))
C. Déduire de la question 1.b que la fonction g est lipschitzienne sur [0;2].

J'ai penser a utiliser le majorant mais je ne sais pas comment faire :/
Pouvez vous m'aider?
Merci

Posté par
yogodo
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 10:40

Bonjour

La définition que tu as donné d'une fonction lipschitzienne n'est pas complète. je ne sais pas si c'est un oubli de ta part ou pas mais voici : fest k-lipschitzienne sur un intervalle [a;b] si pour tout x et y dans [a;b] on a si on a |f(x)-f(y)|k|x-y|

Posté par
sbarre
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 10:41

Bonjour;
je ne sais pas ce qu'est une fonction l.... mais ce n'est pas avec ton explication que je vais l'apprendre: il y a forcement une erreur dans ton énoncé!

Posté par
pwnd77
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 10:44

Ont dit qu'une fonction f est lipschitzienne sur un intervalle I s'il existe une une constante k>0 telle que : pour tous réels x et y appartenant à I, on a : |f(x)-f(y)|<= K|x-y|.

Voila la definition qui est dans mon énoncé, excusez moi j'ai oublier la fin ^^'

@sbarre : I c'est l'intervalle. Pas la fonction

Posté par
yogodo
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 10:49

Ah voila c'est mieux alors je te montre pour le premier exemple...

On prend deux réels x et y dans l'intervalle [a;b]. On a donc |f(x)-f(y)|=|x-y|

Ensuite si on prend un réel k>0 on a bien |x-y|\le k|x-y|, car k est positif.

Donc tu as bien \forall x,y\in [a;b], |f(x)-f(y)|\le k|x-y|, donc f est lipschitzienne

Posté par
pwnd77
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 10:51

Merci yogodo.
Comment doit-je faire pour la fonction x-->x²?

Posté par
yogodo
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 11:00

Essaye un peu de chercher

indice : |f(x)-f(y)|=|x²-y²|, ensuite pense identité remarquable puis aide toi de ce qu'ils te donnent comme aide dans l'énoncé.

Posté par
pwnd77
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 11:07

|f(x)-f(y)|=|x²-2xy+y²| ?

Posté par
yogodo
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 11:09

Es-tu sur de toi? pour moi a²-b²=(a-b)(a+b) et pas (a²-2ab+b²) à mois que ça vienne juste de changer

Posté par
pwnd77
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 11:11

ou (x+y)(x-y) ?

Posté par
yogodo
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 11:12

D'après toi? On voit ça au collège les identités remarquables non?

Posté par
pwnd77
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 11:13

Aaaa ok merci.
La je fait |(x-y)(x+y)|
          =|x-y||(x+y|
Et... Voila

Posté par
yogodo
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 11:21

Alors oui c'est déjà mieux. Donc on a |f(x)-f(y)|=|x-y||x+y|

Ensuite, il ne faut pas oublier que x et y appartiennent à l'intervalle [0;2] donc |x+y|\le 4

Donc |f(x)-f(y)|=|x-y||x+y|\le 4|x-y|, t'es d'accord?

Posté par
pwnd77
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 11:23

Je ne comprend pas le <= 4?

Posté par
yogodo
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 11:24

Alors x et y appartiennent à l'intervalle [0;2] donc x2 et y2 donc |x+y|2+2=4

Posté par
pwnd77
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 11:34

Merci beaucoups yogodo

Pour le 2.a. c'est bien IR le domaine de definition?
Pour le 2.b. Je vois pas du tout comment m'y prendre

Posté par
yogodo
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 11:39

Alors oui D_{g}=\mathbb{R}

Pour l'autre question :

-g(x)-g(y)|=|\sqrt{x²+1}-\sqrt{y²+1}|, et la passe à l'expression conjuguée...

Posté par
yogodo
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 11:39

oups c'est pas le signe - devant c'est la barre de la valeur absolue elle devait être fatiguée elle s'est couchée

Posté par
pwnd77
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 11:47

J'y arrive pas ...
Je doit multiplier des 2 cotés par x²-y² ?

Posté par
yogodo
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 11:49

Non il faut faire ceci :

\sqrt{x²+1}-\sqrt{y²+1}=\frac{(\sqrt{x²+1}-\sqrt{y²+1})(\sqrt{x²+1}+\sqrt{y²+1})}{\sqrt{x²+1}+\sqrt{y²+1}}

Et au numérateur on reconnait une identité remarquable...

Posté par
pwnd77
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 12:09

Rien a faire j'y arrive pas --' :-x

Posté par
yogodo
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 12:18

Je t'expliqeu ça en début d'après midi

Posté par
pwnd77
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 14:06

Ha j'ai trouver

au numérateur on trouve (racine x²+1 - racine y²+1)²
x²+1-y²-1
x²-y²

On retrouve l'égalité de départ

Posté par
yogodo
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 14:08



C'est ça

Posté par
pwnd77
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 14:34

^^' et pour a 2.c. j'arrive pas a reprendre avec la 1.b
Pourrait tu m'orienter?

Posté par
yogodo
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 14:40

Alors on a ceci :

|g(x)-g(y)|=\frac{|x²-y²|}{|\sqrt{x²+1}+\sqrt{y²+1}|}

Or d'après la question 1/b) on a vu que |x²-y²|\le 4|x-y|, sur l'intervalle [0;2]

Donc ceci donne : |f(x)-f(y)|\le\frac{4|x-y|}{|\sqrt{x²+1}+\sqrt{y²+1}|}

Or on sait que x2 et y2 donc comment peux tu majorer \sqrt{x²+1}+\sqrt{y²+1}

Posté par
pwnd77
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 14:56

Je n'ai jamais vu comment majorer. Peut tu m'expliquer comment fait-on?

Posté par
yogodo
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 15:01

TU as vu je pense mais sans le savoir

x\le 2

x²\le 2²=4

x²+1\le4+1=5

\sqrt{x²+1}\le \sqrt{5}

De même \sqrt{y²+1}\le \sqrt{5}

Donc \sqrt{x²+1}+\sqrt{y²+1}\le \sqrt{5}+\sqrt{5}=2\sqrt{5}

Posté par
pwnd77
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 15:17

Et cela sert a quoi? Parce que on a 2racine5 et on en fait quoi?

Posté par
yogodo
re : Fonction lipschitzienne 04-12-11 à 15:21

Alors du coup tu as :

|g(x)-g(y)|\le\frac{4|x-y|}{\sqrt{x²+1}+\sqrt{y²+1}}\le\frac{4|x-y|}{2\sqrt{5}}

Donc |g(x)-g(y)|\le \frac{4}{2\sqrt{5}}|x-y|

Et donc g est lipschitzienne car tu as trouvé un k=\frac{4}{2\sqrt{5}} , tel que |g(x)-g(y)|\le k|x-y|

Posté par
lucas670
re : Fonction lipschitzienne 23-12-13 à 15:01

A yogodo :
pour démontrer que la fonction xx est lipschitzienne sur tout l'intervalle [a;b] contenue dans tu fais :

On prend deux réels x et y dans l'intervalle [a;b]. On a donc |f(x)-f(y)|=|x-y|

Ensuite si on prend un réel k>0 on a bien |x-y| k|x-y|, car k est positif.

Donc tu as bien x [a;b], |f(x)-f(y)| k|x-y|, donc f est lipschitzienne

Je ne comprend pas pourquoi avec k>0 on a |x-y| k|x-y|. Car k est bien un réel strictement positif donc il se peut que k<1 et dans ce cas l'inégalité ne fonctionne pas. Si k était entier il n'y aurait pas de problème mais la j'ai du mal à suivre... J'espère me tromper et que ta démonstration est juste, j'en ai besoin

Posté par
ameni1995
re : Fonction lipschitzienne 01-03-16 à 23:03

bsr svp comment je vais la démonstration du lipshitizienne pour cette fonction
f:[a,b] - >  \mathbb{R}
x->\int_a^{b} f(t)sin(xt) dt
et merci

Posté par
mdr_non
re : Fonction lipschitzienne 03-03-16 à 12:59

bonjour : )

La prochaine fois tu penseras à créer ton propre sujet comme celui-ci est trés agé.


Soient a et b des réels et a < b.
On suppose que f est continue (ou au moins continue par morceaux) sur [a , b].
Ainsi f est bornée et il existe un réel M qui vérifie : \forall t \in [a , b], |f(t)| \leq M.

Nommons g la fonction définie par g(x) =\int_{a}^{b}f(t)\sin(xt) \mathrm{d}t sur [a , b]. g est bien définie car pour tout x de [a , b] l'intégrande t \mapsto f(t)\sin(xt) est au moins continue par morceaux.
Nous cherchons à montrer que g est lipschitzienne sur [a , b].

Soient x, y \in [a , b].
|g(x) - g(y)| = \left|\int_{a}^{b}f(t)2\sin\left(\frac{x - y}{2}t\right)\cos\left(\frac{x + y}{2}t\right)\mathrm{d}t\right| \leq 2\int_{a}^{b}\left|f(t)\right|\left|\sin\left(\frac{x - y}{2}t\right)\right|\left|\cos\left(\frac{x + y}{2}t\right)\right|\mathrm{d}t
 \\ \leq 2\int_{a}^{b}M\left|\frac{x - y}{2}t\right|\mathrm{d}t \leq \frac{M}{2}(a^2 + b^2)|x - y|

Par suite g est lipschitzienne sur [a , b].



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