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Niveau Maths sup
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les normes

Posté par izaabelle (invité) 16-03-06 à 22:28

bonsoir à toutes et à tous;
ça fait très longtemps que je ne suis venu sur le forum (sous un autre pseudo) et l'atmosphère me manquait

en fait, j'ai un petit problème avec l'analyse de ce semestre: la topologie.

dans un exercice sur les normes, on nous demande de montrer que pour p\rightarrow +\infty on a ||x||_p \rightarrow ||x||_\infty avec ||x||_p=(\sum_{i=1}^n |x_i|^p)^{\frac{1}{p}} et ||x||_\infty=max_{1\le i\le p} |x_i|.

j'espère que c'est clair, ça me semble presque évident mais je suis incapable de commencer, je voudrais juste un début d'idée pour pouvoir comprendre ce qu'il faut démontrer..oulala! j'ai vraiment perdu la main, allez je me remotive pour bosser plus dur

la seule idée qui m'est passé par la tête est de démontrer que les deux normes sont équivalentes mais il me semble que ça n'a pas de sens dans ce cas-ci.

merci d'avance

Posté par
kaiser Moderateur
re : les normes 16-03-06 à 22:40

Bonsoir izaabelle

une idée :
Si x est nul, c'est évident.
Sinon, Considère un entier k compris entre 1 et n tel que \Large{||x||_{\infty}=|x_{k}|} et factorise \large{||x||_p} par \Large{|x_{k}|}

kaiser

Posté par izaabelle (invité)re : les normes 16-03-06 à 22:58

j'avais pas pensé à factoriser!

en tout cas merci beaucoup de m'avoir répondu, je vais tout de suite essayer de commencer par ça.

Posté par
kaiser Moderateur
re : les normes 16-03-06 à 22:59

Mais je t'en prie !

Posté par
stokastik
re : les normes 17-03-06 à 16:26

posté par : izaabelle
j'espère que c'est clair, ça me semble presque évident [...]

Ca te semble évident ?? Moi je pense plutôt que ça t'a semblé joli, limpide... on peut écrire ça comme ça :
\lim_{p\to\infty}||x||_p=||x||_{\lim_{p\to\infty}p}

Non ? Enfin moi la première fois que j'ai vu ça je me suis dit que c'était joli mais pas évident.

Tiens... je me demande si historiquement on a défini ||x||_p puis on a défini ||x||_{\infty} en sorte que ||x||_{\infty}=\lim_{p\to\infty}||x||_p, ou avait-on défini ||x||_{\infty} et ||x||_p indépendamment, et c'est un "hasard" qu'on ait cette éaglité ?

Posté par izaabelle (invité)re : les normes 18-03-06 à 00:17

ben oui ça me semblait évident, géométriquement parlant, car si tu dessines les boules associés aux normes ||x||_p, tu verras que pour les p>1, plus p devient grand plus la forme de la boule se rapproche du carré. et le carré correspond à la boule B_{+\infty} = \{x / ||x||_\infty \le 1 \}. c'était plutot intuitif!!

pour démontrer \lim_{p \to +\infty}||x||_p=||x||_\infty j'avais adopté le raisonnement de kaiser. tout en travaillant sur \mathbb{R^2} en considérant les deux cas x=0 et différent de 0. pour le deuxième cas, j'ai supposé que la première composante de x était le sup des deux composantes, ||x||_\infty=x_1 (x_1 et x_2 ont des rôles symétriques) , j'ai factorisé comme ceci:

||x||_p=|x_1|(1+|\frac{x_2}{x_1}|^p)^{\frac{1}{p}}     x_1 étant différent de zéro, car comme x est différent de 0, forcément au moins l'une des deux composantes différentes de zéro, en valeur absolu, elles sont toute les deux postives, et x_1 est le sup, d'où x_1 \neq 0
       =||x||_\infty(1+|\frac{x_2}{x_1}|^p)^{\frac{1}{p}}
      
et on a (1+|\frac{x_2}{x_1}|^p)^{\frac{1}{p}}=exp(\frac{1}{p}log(1+|\frac{x_2}{x_1}|^p) arrivé jusqu'ici, je me suis dit qu'il suffirait d'un dévelloppement limité du terme en log pour calculer la limite e ce termen. mais bon, je ne suis pas calée en équivalences et au risque de commetre des erreurs graves, je me suis arrêté à ce stade, en attendant que je bosse (rebosse!) sur les dévelloppements.

sinon, ma première idée me semble tout aussi bien (les équivalences des normes), on appliqueras donc les gendarmes après passage à la limite, l'avantage de cette deuxième méthode, est qu'elle est immédiate mais surtout on pourrait examiner le cas général, car dans le long raisonnement que 'jai écrit plus haut, je me suis limité à la dimmension 2

sur ce,je vous dit bonne nuit

Posté par
kaiser Moderateur
re : les normes 18-03-06 à 00:38

Bonsoir izaabelle

Tout d'abord, en ce qui concerne le calcul de la limite précédente, tu peux dire que ce qui est sous le log est majorée par 2 et donc ce qui se trouve dans l'exponentielle tend vers 0. par continuité de l'exponentielle, le tout tend vers 1.
Par contre, comment as-tu réussi à calculer la limite à l'aide de l'équivalence des normes ?

Kaiser

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : les normes 18-03-06 à 01:05

Bonsoir;
Comme \fbox{\forall i\in\{1,..,n\}\\|x_i|\le||x||_{\infty}} on a par sommation \fbox{(\Bigsum_{i=1}^{n}|x_i|^p)^{\frac{1}{p}}\le n^{\frac{1}{p}}||x||_{\infty}}
et comme \fbox{\exists k\in\{1,..,n\}\\|x_k|=||x||_{\infty}} on a \fbox{(\Bigsum_{i=1}^{n}|x_i|^p)^{\frac{1}{p}}\ge||x||_{\infty}}
c'est à dire que \fbox{||x||_{\infty}\le||x||_{p}\le n^{\frac{1}{p}}||x||_{\infty}}
et par passage à la limite (p\to+\infty) on a le résultat souhaité.
Sauf erreurs bien entendu

Posté par
kaiser Moderateur
re : les normes 18-03-06 à 10:02

D'accord, merci !

Posté par
stokastik
re : les normes 18-03-06 à 10:10

posté par : izaabelle
ben oui ça me semblait évident, géométriquement parlant,


okaaayyyyy... je n'y avais point pensé

Posté par izaabelle (invité)re : les normes 19-03-06 à 22:54

je viens de consulter les réponses postées, ton raisonnement elhor_abdelali est exactement ce à quoi je pensais

en tout cas merci infiniment à vous trois pour l'interêt que vous avez porté à ma question, ça me touche beaucoup.

à bientot sur le forum



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