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Intègrale .

Posté par
nassoufa_02
06-12-06 à 23:12

Salut tout le monde ..

alors j'ai une petite question
soit f continue sur [0,1] tel que :
\rm \Large \int_{0}^{1} f(t)g(t)\, dt = O
pour toute fonction g dérivable sur [0,1] je veux montrer que f = 0 .

peut être par absurde mais je sens que je sens que je suis dans un cercle vicieux .. si vous pourriez m'eclaircir le chemin svp ?

Merci d'avance .

Posté par
kaiser Moderateur
re : Intègrale . 06-12-06 à 23:15

Bonjour nassoufa_02

Indication : utilise le théorème de Stone-Weierstrass.

Kaiser

Posté par
nassoufa_02
re : Intègrale . 06-12-06 à 23:21

Re banjour Kaiser ,

on a pas vu ce théorème, mais que dit t il, peut être que je le connais sous un autre nom .. (je suis en L2 math)

Merci

Posté par
nassoufa_02
re : Intègrale . 06-12-06 à 23:28

j'ai vu sur Wikipédia ,

Jamais vu

Posté par
kaiser Moderateur
re : Intègrale . 06-12-06 à 23:28

C'est le théorème selon lequel toute fonction continue sur un segment est limite uniforme d'une suite de fonction polynômiales mais finalement je me dit qu'il y a peut-être plus simple.

Kaiser

Posté par
nassoufa_02
re : Intègrale . 06-12-06 à 23:29

Ah .. je suis preuneuse alors .

Posté par
kaiser Moderateur
re : Intègrale . 06-12-06 à 23:29

OK, donc y'a plus simple !

Kaiser

Posté par
kaiser Moderateur
re : Intègrale . 06-12-06 à 23:30

Attention : j'ai simplement dit qu'il y avait peut-être plus simple et non pas que j'avais trouvé plus simple. nuance !

Kaiser

Posté par
nassoufa_02
re : Intègrale . 06-12-06 à 23:31

mmm
je me doute pas que tu peux en trouver tout de même lol

Posté par
Cauchy
re : Intègrale . 06-12-06 à 23:35

Bonjour,

kaiser celui que tu cites c'est pas plutot Weierstrass tout court ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Intègrale . 06-12-06 à 23:47

Pour ma part, en prépa, on l'appelait seulement weierstrass tout court et puis en L3 et en M1, on nous disait stone-weierstrass.
Ce n'est que récemment que j'ai appris que ce théorème de Stone-Weierstrass est en fait beaucoup plus puissant que le weierstrass tout court (qui est en fait un cas particulier).
Tout ça pour dire que j'en sais rien.
Non, en fait, finalement je pencherais plus pour Weierstrass tout court mais bon.

Kaiser

Posté par
kaiser Moderateur
re : Intègrale . 06-12-06 à 23:54

ça y est je pense avoir trouvé.

Utilise les hypothèses avec \Large{g(t)=2t\(\bigint_{0}^{t}f(u)du\)}

Kaiser

Posté par
Cauchy
re : Intègrale . 06-12-06 à 23:55

En fait Stone-Weierstrass c'est plus général mais il peut se montrer en utilisant Weierstrass

Posté par
jeanseb
re : Intègrale . 06-12-06 à 23:56

C'est le 1er théorème de Weierstrass

le 2ème est sur les fonctions périodiques

Stone Weierstrass est le cas général : il faut une algèbre de fonctions comprenant les fonctions constantes et qui sépare les points. Alors cet ensemble est dense dans l' ensemble des fonctions continues sur un segment.

Sauf erreur...

Posté par
kaiser Moderateur
re : Intègrale . 06-12-06 à 23:58

Citation :
En fait Stone-Weierstrass c'est plus général mais il peut se montrer en utilisant Weierstrass


Ah bon !!!

Kaiser

Posté par
nassoufa_02
re : Intègrale . 07-12-06 à 00:00

C'est joli .. mais ..

bon je ne pose pas trop de question un essai et je verrai

par absurde ?
si f diférent de 0 il existe a tq f(a) non nul f continue en a donc il existe [c,d] qui contient a tq f(x) > 1/2 f(a)
posons g définie par
g(t)= ce que Kaiser a proposé
on constate que g est de C 1 sur [a,b]

mmmmm :/

il reste plus qu'à trouver un encadrement pour aboutir a une contradiction ..

Posté par
Cauchy
re : Intègrale . 07-12-06 à 00:01

Salut jeanseb,

pas forcement un segment ca marche pour X compact d'un espace normé et si tes fonctions vont dans C il faut en plus la stabilité par conjugaison ,si f est dans l'algebre, f barre  doit y etre.

Posté par
jeanseb
re : Intègrale . 07-12-06 à 00:04

Salut Cauchy

Citation :
ca marche pour X compact


ok, je citais de mémoire...

Citation :
et si tes fonctions vont dans C


je n'ai pas eu l'option dans mon énoncé perso...

Posté par
Cauchy
re : Intègrale . 07-12-06 à 00:10

En fait on le demontre pour R d'abord et on a besoin de la stabilité par conjugaison pour passer à C sinon ca coince

Posté par
nassoufa_02
re : Intègrale . 07-12-06 à 00:11

Bon ..

Je comprends pas grands choses à ce que vous dites mais c'est pas grave mettez vous à l'aise .

Posté par
kaiser Moderateur
re : Intègrale . 07-12-06 à 00:23

nassoufa_02> en fait, ma méthode ne consistait pas à raisonner par l'absurde.
Avec la fonction g que j'ai posée, on a presque directement que f est nulle.

Kaiser

Posté par
nassoufa_02
re : Intègrale . 07-12-06 à 00:28

Ah :/

C'est la généralisation de la formule de la moyenne que tu as fais Kaiser ?

sinon encore un petit indice stp ?

Merci

Posté par
kaiser Moderateur
re : Intègrale . 07-12-06 à 00:30

hein quoi ?
euh non !
on sait que g est dérivable, donc par hypothèse, on a \Large{\bigint_{0}^{1}f(t)g(t)dt=0}

Maintenant, effectue une intégration par parties.

Kaiser

Posté par
nassoufa_02
re : Intègrale . 07-12-06 à 00:38

Oula ..  !

G primitive de g ..

\rm \Large \int_{0}^{1} f(t)g(t)\, dt = [f(t)G(t)] - \int_{0}^{1} f'(t)G(t)\, dx

Ensuite ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Intègrale . 07-12-06 à 00:41

f n'est supposée que continue donc tu ne peux pas dériver f.

Kaiser

Posté par
nassoufa_02
re : Intègrale . 07-12-06 à 00:41

dt pardon :/

Posté par
nassoufa_02
re : Intègrale . 07-12-06 à 00:44

\rm \Large \int_{0}^{1} f(t)g(t)\, dt = [F(t)g(t)] - \int_{0}^{1} g'(t)F(t)\, dt

Posté par
kaiser Moderateur
re : Intègrale . 07-12-06 à 00:46

Voyons voir. En explicitant g, on a l'égalité suivante :

\Large{\bigint_{0}^{1}\[2f(t)\(\bigint_{0}^{t}f(u)du\)\]tdt=0}

Là, je t'ai pratiquement tout dit pour effectuer ton IPP.

Kaiser

Posté par
nassoufa_02
re : Intègrale . 07-12-06 à 12:22

effectivement l'intègration par parties marche à merveille

cependant j'ai unr autre méthode :

je peux aussi interprèter ton hypothèse par le fait que la fonction f est orthogonale à toute fonction dérivable pour le produit scalaire
\rm \Large (f|g)=\int_0^1f(t)g(t)dt.
J'ai donc une fonction orthogonale à tout l'espace

Merci bien .

Posté par
kaiser Moderateur
re : Intègrale . 07-12-06 à 22:40

Justement non, ça ne marche pas car f est seulement supposée continue.
Si f était supposé dérivable, cela aurait marché mais il me semble que l'on était forcé de ruser un petit peu.

Kaiser

Posté par
nassoufa_02
re : Intègrale . 07-12-06 à 23:40

ah oué d'accord merci beaucoup ..

Posté par
kaiser Moderateur
re : Intègrale . 07-12-06 à 23:42

Mais je t'en prie !

Posté par
jeanseb
re : Intègrale . 08-12-06 à 21:15

Bonsoir

>Kaiser,

Citation :
J'ai donc une fonction orthogonale à tout l'espace


- Ca ne marche pas parce qu'on est en dimension infinie, non?

- Que veut dire "être orthogonal à tout l'espace" en dimension infinie?

Pour être plus clair, as tu un exemple de vecteur orthogonal à tout un espace sans être le vecteur nul?

Citation :
Justement non, ça ne marche pas car f est seulement supposée continue.


Quel est l'argument qui fait que ça coince si f n'est pas dérivable? Je ne vois pas le rapport avec le produit scalaire.

Sinon, as tu reçu mon mail?

A+

Posté par
kaiser Moderateur
re : Intègrale . 08-12-06 à 21:32

Bonsoir Jeanseb

Ce n'est pas parce que l'on ne travaille pas en dimension finie que ceci n'est pas vrai. Ceci est un fait général.
Si E est un espace préhilbertien (c'est-à-dire un espace vectoriel muni d'un produit scalaire), on a toujours \Large{E^{\perp}=\{0\}}.
En effet, un vecteur de E qui est dans l'orthogonal de E est nul, car dans ce cas il est orthgonal à lui-même. Bref, tout ceci pour répondre à ta question :

Citation :
Pour être plus clair, as tu un exemple de vecteur orthogonal à tout un espace sans être le vecteur nul?


Non, car ça n'existe pas.

Ici, E désignait l'ensemble des fonctions continues sur [0,1] muni du produit scalaire que l'on imagine.
Cependant, on ne voulait donc pas montrer que \Large{E^{\perp}=\{0\}} car cela est toujours vrai d'après ce qui précède mais on voulait montrer que l'ensemble des fonctions continues qui sont orthogonales à F est réduit à la fonction nulle, où F désigne le sous-espace vectoriel de E formé des fonctions dérivables et a priori on ne peut pas répondre à cette question sans se casser un peu la tête.
Par contre, si f était supposée dérivable, étant donné que f est orthogonale à toute fonction dérivable, le fait de prendre g=f permettait de conclure immédiatement.

Citation :
Sinon, as tu reçu mon mail?


Oui. Merci !

Kaiser

Posté par
Rouliane
re : Intègrale . 08-12-06 à 21:38

Bonsoir,

J'avoue avoir un peu de mal à comprendre de mon côté.
Hormis le vecteur nul, il n'existe aucun vecteur orthogonal à un espace préhilbertien ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Intègrale . 08-12-06 à 21:47

ça dépend où l'on recherche l'orthogonal.
Je m'explique.
Si E est un espace préhilbertien, l'orthogonale de E dans E c'est l'espace nul.
Si F est sous-espace de E, l'orthogonale de F dans E n'est pas forcément réduit au vecteur nul car il peut très bien exister un vecteur qui n'est pas dans F et qui ortogonal à F.
Je ne sais pas si j'ai bien répondu à ta question.

Kaiser

Posté par
Rouliane
re : Intègrale . 08-12-06 à 21:55

ok, merci, j'ai compris

Posté par
kaiser Moderateur
re : Intègrale . 08-12-06 à 21:58

Posté par
nassoufa_02
re : Intègrale . 09-12-06 à 19:23

Salut kaiser,

je suis désolée mais je dois encore reparler à propos de ce sujet, mais quend j'en ai parlé avec ma professeur elle m'a dis Attention à l'ennoncé
et C'est pas logique retrouver \Large g en fonction de f
alors stp énonce moi ta méthode en entier et dis moi ce que tu dois justifier et tout stp


merci d'avance

Posté par
nassoufa_02
re : Intègrale . 09-12-06 à 20:51

kaiser, je vois que tu es là mais je ne sais malheureusement pas comment écrire en privé mais c'est just pour remonter ce post afin que tu puisse le voir en fait ..

Posté par
kaiser Moderateur
re : Intègrale . 09-12-06 à 21:14

Bonsoir nassoufa_02

On sait que pour toute fonction g dérivable sur [0,1], on a \Large{\bigint_{0}^{1}f(t)g(t)dt=0}.

Si on pose \Large{g(t)=2t\bigint_{0}^{t}f(u)du}, g est clairement une fonction dérivable sur [0,1] donc on a :

\Large{\bigint_{0}^{1}\[2f(t)\(\bigint_{0}^{t}f(u)du\)\]tdt=0}

Ensuite, on effectue une intégration par partie en choisissant d'intégrer ce qui est entre crochets. Une primitive de ce qui est entre crochets est la fonction :

\Large{t\mapsto \(\bigint_{0}^{t}f(u)du\)^{2}}

On a donc :

\Large{0=\[t\(\bigint_{0}^{t}f(u)du\)^{2}\]_{0}^{1}-\bigint_{0}^{1}\(\bigint_{0}^{t}f(u)du\)^{2}dt}

A présent, il faut remarquer que le crochet est nul.
En effet, en 0, ça vaut 0 à cause du t qui s'annule en 0 et en 1 ça vaut aussi 0, car \Large{\bigint_{0}^{t}f(u)du=0} (comme f est orthogonale à toute fonction dérivable, alors en particulier elle est orthogonale à la fonction constante égale à 1.

Ainsi, il vient l'égalité suivante :

\Large{\bigint_{0}^{1}\(\bigint_{0}^{t}f(u)du\)^{2}dt}

Or la fonction \Large{t\mapsto \(\bigint_{0}^{t}f(u)du\)^{2}} est continue et positive sur [0,1], donc elle est identiquement nulle.
Ainsi, pour tout t de [0,1], on a :

\Large{\bigint_{0}^{t}f(u)du=0}

En dérivant cette dernière égalité par rappoort à t, on obtient le résultat voulu, à savoir que f est identiquement nulle.

Kaiser

Posté par
jeanseb
re : Intègrale . 09-12-06 à 21:54

Brillante solution, Kaiser! Un régal!

Posté par
kaiser Moderateur
re : Intègrale . 09-12-06 à 21:56

Merci Jeanseb !

Posté par
nassoufa_02
re : Intègrale . 09-12-06 à 22:45

Waff !!! Quel élègance ! et tu croiyais que c'etait évidente ??? on est pas tous comme toi .. !
Merci Kaiser

Posté par
kaiser Moderateur
re : Intègrale . 09-12-06 à 22:49

Mais je t'en prie !

Je n'ai jamais dit que c'était évident !

Posté par
Rouliane
re : Intègrale . 10-12-06 à 01:09

C'est devenu un dieu Kaiser ici !

Impressionnante la démo, jamais je pourrai penser à faire ça !

Posté par
kaiser Moderateur
re : Intègrale . 10-12-06 à 12:12

Rouliane> Désolé de plomber l'ambiance mais je n'aime pas vraiment cette expression et j'aimerais bien que tu ne dises plus ça à l'avenir. En effet, ce genre de chose me dérange réellement.

Merci de ta compréhension.

Kaiser



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