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Niveau Licence Maths 1e ann
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fonctions lipschitzienne, uniformément continue

Posté par
clockit
16-10-14 à 19:23

Bonjour,
Déterminer si les applications suivantes sont continue, lipschitziennes, uniformément continues :

1) ƒ:ℝ->ℝ,  ƒ(x)=x³

2) ƒ:[0,1]->ℝ,  ƒ(x)=x³

3) ƒ:[0,+∞[->ℝ,  ƒ(x)=√(x)

4) ƒ:[1,+∞[->ℝ,  ƒ(x)=√(x)

pour la 3) j'arrive a démontrer que la fonction ƒ(x)=√(x) n'est pas lipschitzienne sur [0,+∞[ , je suppose que c'est vrai et arrive a un resultat absurde
j'ai supposé donc qu'il existe un reel K appartenant à [0,+∞[ tq
|√(y)-√(x)| K|y-x|
et donc si on prend par exemple K=0 on aura √(x)=√(y) pour tout x,y[0,+∞[ ce qui est absurde.

merci d'avance

Posté par
arima
re : fonctions lipschitzienne, uniformément continue 16-10-14 à 19:28

Bonjour,
2 et 4 sont relativement directes.

N'as-tu pas eu la même idée pour 1?

Posté par
kybjm
re : fonctions lipschitzienne, uniformément continue 16-10-14 à 19:57

Pour le 1.
   Prends x et étudie les variations de u x: t ((x + t)3 - x3)/t de * vers .

Pour le 3 :
Même chose avec u x: t ((x + t)1/2 - x1/2)/t de [-x 0[ ]0 , +[ vers .  Cette fois v(x) := Sup(ux) est un réel .
Calcule Sup(v) .

Posté par
Bam
re : fonctions lipschitzienne, uniformément continue 16-10-14 à 20:18

Bonjour,

Tu dois montrer qu'il existe un K appartenant à \R^+ tel que pour tout x,y appartenant à \R^+, |\sqrt(x)-\sqrt(y)|<=K*|x-y| (si tu veux montrer qu'elle est lipschitzienne). Toi tu supposes qu'il existe un K tel que [...] et puis tu choisis K=0. Pourquoi K serait égal à 0?

Commençons par 1) :

On veut montrer que cette fonction n'est pas lipschitzienne.

Soit k appartenant à \R^+. On veut trouver un couple (x,y) appartenant à \R^+ tel que |f(x)-f(y)|>k*|x-y|. On aura alors réfuté l'affirmation et donc f ne sera pas lipschitzienne.

On va prendre y=0, pour n'avoir plus qu'à choisir un bon x (ça va permettre de travailler avec une variable plutôt qu'avec 2, ce qui sera plus facile).
On cherche donc x tel que |f(x)|>k*|x|. Puisque f est positive sur \R^+ et x est positif, on peut supprimer les valeurs absolues. Ce qui revient à résoudre l'inéquation en x; x^3>k*x.
Donc x>\sqrt(k). En conclusion :
Soit k appartenant à \R^+.
Si on prend x=sqrt(k)+1 et y=0, alors,

|f(x)-f(y)|>k*|x-y|

f n'est donc pas lipschitzienne.

Posté par
Bam
re : fonctions lipschitzienne, uniformément continue 16-10-14 à 20:21

Errata, symbole mal passé :

Bonjour,

Tu dois montrer qu'il existe un K appartenant à \R^+ tel que pour tout x,y appartenant à \R^+, |\sqrt(x)-\sqrt(y)|<=K*|x-y| (si tu veux montrer qu'elle est lipschitzienne). Toi tu supposes qu'il existe un K tel que [...] et puis tu choisis K=0. Pourquoi K serait égal à 0?

Commençons par 1) :

On veut montrer que cette fonction n'est pas lipschitzienne.

Soit k appartenant à \R^+. On veut trouver un couple (x,y) appartenant à \R^+ tel que |f(x)-f(y)|>k*|x-y|. On aura alors réfuté l'affirmation et donc f ne sera pas lipschitzienne.

On va prendre y=0, pour n'avoir plus qu'à choisir un bon x (ça va permettre de travailler avec une variable plutôt qu'avec 2, ce qui sera plus facile).
On cherche donc x tel que |f(x)|>k*|x|. Puisque f est positive sur \R^+ et x est positif, on peut supprimer les valeurs absolues. Ce qui revient à résoudre l'inéquation en x:
x^3>k*x.
Donc x>\sqrt(k).

En conclusion :
Soit k appartenant à \R^+.
Si on prend x=\sqrt(k)+1 et y=0, alors,

|f(x)-f(y)|>k*|x-y|

f n'est donc pas lipschitzienne.

Posté par
Bam
re : fonctions lipschitzienne, uniformément continue 16-10-14 à 20:23

Woops, j'ai considéré que le domaine était \R^+. On oublie l'argument pour retirer la valeur absolue, mais au final ça ne change rien au résultat si ce n'est qu'on justifiera en disant qu'on cherche un x positif.. (et qu'on l'a trouvé).

Posté par
carpediem
re : fonctions lipschitzienne, uniformément continue 16-10-14 à 20:33

salut

|\sqrt x - \sqrt y| \le k|x - y| <==> 1 \le k|\sqrt x + \sqrt y|

il suffit alors de faire tendre x et y vers 0 pour aboutir à une contradiction sur [0; +oo[....

.... et choisir k = 1 sur [1, + oo[

Posté par
clockit
re : fonctions lipschitzienne, uniformément continue 18-10-14 à 14:34

Ok, d'abord comment je peux déterminer s'elles sont continues etu uniformément continues en utilisant la définition de la continuité ?
car en général elles sont toutes continues du fait qu'elles sont des fonctions polynôme, mais je sais pas le démontrer avec la definition de la continuité

soit a
>0 ,, >0 , x
|x-a| |f(x)-f(a)|

Posté par
clockit
re : fonctions lipschitzienne, uniformément continue 18-10-14 à 15:12

je commence par faire exprimer |x3-a3| en fonction de |x-a|

j'obtiens |x3-a3|=|x-a||x+a||x+a|

      |x-a|    

   x-a
                                2a-x+a2a+

je bloque apres j'arrive pas a trouver un moyen d'exprimer en fonction de

Posté par
clockit
re : fonctions lipschitzienne, uniformément continue 18-10-14 à 15:13

j'ai oublié un (-) pour  

Posté par
arima
re : fonctions lipschitzienne, uniformément continue 18-10-14 à 16:38

Bonjour,
sans que ça change véritablement la preuve, es-tu sur que
x^3-a^3=(x-a)(x+a)^2 ?

Posté par
clockit
re : fonctions lipschitzienne, uniformément continue 19-10-14 à 11:04

Ah Ouii !!
c'est vrai je me suis trompé sur ça

c'est plutot x3-a3=(x-a)(x²+ax+a²)

Posté par
clockit
re : fonctions lipschitzienne, uniformément continue 19-10-14 à 11:05

mais encore la je sais pas comment procéder du coup ??:?

Posté par
carpediem
re : fonctions lipschitzienne, uniformément continue 19-10-14 à 17:11

x^3 - y^3 = (x - y)(x^2 + xy + y^2)

fixons x ...

alors x^2 + xy + y^2 \to + \infty  quand y --> +oo (polynome du second degré en y)

donc il n'existe pas de réel k tel que |x^3 - y^3| \le k|x - y|

....

Posté par
noyesn
re : fonctions lipschitzienne, uniformément continue 19-10-14 à 18:14

en fait je cherche ici dans un premier temps  a démontrer la continuité de la fonction en utlisant la définition et non pas si elle est lipschitzienne ou pas

Posté par
arima
re : fonctions lipschitzienne, uniformément continue 19-10-14 à 18:25

Dans ce cas, tu peux quand même utiliser la même idée, il suffit de te placer au voisinage de a et de majorer x^2+ax+a^2 lorsque |x-a|<eta

Posté par
noyesn
re : fonctions lipschitzienne, uniformément continue 19-10-14 à 18:27

comment faire ? par quoi majorer ?



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