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Limite à l'infini.

Posté par
Camélia Correcteur
31-07-06 à 11:13

Bonjour à tous. Voici un joli exo qui m'a fait souffrir. Je connais une solution mais j'aimerais bien voir d'autres réactions.
Soit f une fonction de [0,+oo[ dans lui-même telle que pour tout x>0, la suite f(nx) tende vers 0.
1) (facile mais instructif) Construire une telle fonction qui ne tende pas vers 0 pour x tendant vers +oo.
2) Montrer que si f est continue alors elle tend vers 0 à l'infini.
A bientôt, j'espère

Posté par
kaiser Moderateur
re : Limite à l'infini. 31-07-06 à 12:47

Bonjour Camélia

Pour la 2), ne faut-il pas supposer la continuité uniforme ?

Kaiser

Posté par
Camélia Correcteur
re : Limite à l'infini. 31-07-06 à 16:43

Bonjour kaiser
La continuité uniforme simplifie la vie, mais n'est pas nécéssaire! (Tout au moins je le crois).

Posté par
stokastik
re : Limite à l'infini. 31-07-06 à 16:47


... je souffre pour la 1) aussi.

Pour la 2) j'y arrive si on suppose la continuité uniforme. Mais je n'irais pas jusqu'à penser que c'est nécessaire puisque je séche déjà sur la 1)...

Posté par
kaiser Moderateur
re : Limite à l'infini. 31-07-06 à 16:47

Ah d'accord !
Je disais ça parce que l'énoncé que tu proposes m'était familier et dans mes souvenirs, on supposait toujours la continuité uniforme !

Posté par
Camélia Correcteur
re : Limite à l'infini. 31-07-06 à 16:50

On attend demain pour une première indication?

Posté par
stokastik
re : Limite à l'infini. 31-07-06 à 16:53


Oui ne gâchons pas le plaisir d'un éventuel mathîlien égaré qui pourrait découvrir ton topic ce soir.

Posté par
kaiser Moderateur
re : Limite à l'infini. 31-07-06 à 17:02

Je pense avoir trouvé un contre-exemple pour la 1).

Posté par
stokastik
re : Limite à l'infini. 31-07-06 à 17:04


  Je suis d'accord ; bravo pour avoir trouvé la suite e^p !!

Posté par
stokastik
re : Limite à l'infini. 31-07-06 à 17:04

lol tu l'as effacé mais je l'ai lu!

Posté par
kaiser Moderateur
re : Limite à l'infini. 31-07-06 à 17:08

Citation :
lol tu l'as effacé mais je l'ai lu!


oui, parce que j'ai vu vos messages disant que vous ne vouliez pas gâchez le plaisir d'autres mathiliens !

Posté par
kaiser Moderateur
re : Limite à l'infini. 31-07-06 à 17:09

Citation :
Je suis d'accord ; bravo pour avoir trouvé la suite e^{p} !!


Merci !
D'ailleurs, ça pourrait marcher avec n'importe quel autre nombre transcendant !

Posté par
Camélia Correcteur
re : Limite à l'infini. 31-07-06 à 17:12

Eh bien, je ne sais pas comment vous faites de la télépathie, mais c'est bien e^p! ou n'importe quel irrationnel!

Posté par
stokastik
re : Limite à l'infini. 31-07-06 à 17:13


Oui j'ai réfléchi à cela, je me demande encore quelles autres suites conviendraient.

J'ai envie de donner un nom à cette propriété : au vu de cette propriété, on dit que la suite e^p passe à travers les filets. Qu'en penses-tu ?

Posté par
stokastik
re : Limite à l'infini. 31-07-06 à 17:14


Un irrationnel ? Mais alors c'est moins facile de montrer que "ça passe à travers les filets"!

Posté par
kaiser Moderateur
re : Limite à l'infini. 31-07-06 à 17:15

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Limite à l'infini. 31-07-06 à 17:15

Pour le 1) on peut penser à la fonction indicatrice de l'ensemble des nombres premiers (sauf erreur)

Posté par
stokastik
re : Limite à l'infini. 31-07-06 à 17:18

Autrement dit la suite des nombres premiers passe à travers les filets ?

Posté par
stokastik
re : Limite à l'infini. 31-07-06 à 17:20


Au fait je ne sais pas si c'est clair avec le décalage : à 17H13 je répondais à kaiser et non à Camélia. Je disais à 17H14 que ce n'est pas aussi évident qu'une  suite de la forme w^p avec w irrationnel passe à travers les filets.

Posté par
kaiser Moderateur
re : Limite à l'infini. 31-07-06 à 17:24

Stokastik >Pour ma part, j'avais compris mais pas forcément sur le coup !

Posté par
stokastik
re : Limite à l'infini. 31-07-06 à 17:28


Ca ne marche pas avec w=\sqrt{2}, si ?

En fait j'ai changé ma terminologie, je préfère "passe à travers les barreaux".

Posté par
kaiser Moderateur
re : Limite à l'infini. 31-07-06 à 17:35

Effectivement, la suite \Large{(\sqrt{2}^{p})} "ne passe pas à travers les barreaux" car une infinité de termes s'écrit sous la forme \Large{n\sqrt{2}} avec n entier et donc \Large{f(n\sqrt{2})} ne tend pas vers 0.

Posté par
raymond Correcteur
re : Limite à l'infini. 31-07-06 à 17:36

Bonjour.
excusez moi, je débarque et je ne comprends pas vos réponses à la question 1 : quelle est cette fameuse fonction f que vous avez découverte ?
Cordialement RR.

Posté par
kaiser Moderateur
re : Limite à l'infini. 31-07-06 à 17:40

Raymond> on considère la fonction f qui est nulle partout sauf en les \Large{e^{p}} avec p entier naturel.

Posté par
stokastik
re : Limite à l'infini. 31-07-06 à 17:44

Salut raymond.

Etant donnée une suite (u_p)_p, on note f la fonction indicatrice de l'ensemble de ses termes u_p. On dit que la suite (u_p) passe à travers les barreaux (à partir d'un certain rang) si pour tout x, la suite \big(f(nx)\big)_n est nulle à partir d'un certain rang.

Posté par
raymond Correcteur
re : Limite à l'infini. 31-07-06 à 17:59

Pour kaiser : merci de m'avoir éclairé, en effet, f répond à la question 1°). En toute honnêteté, je me demande si cet exemple me serait venu à l'esprit
Pour stokastik : merci de m'avoir fait un résumé du problème qui en découle.
Cordialement RR.

Posté par
raymond Correcteur
re : Limite à l'infini. 31-07-06 à 18:16

On sait que ab est transcendant si a est algébrique distinct de 0 et 1 et si b est algébrique irrationnel.
Il me semble que, par exemple, la suite :3$\textrm u_p = p^{\sqrt{2}}, p\ge 2 convient.

Posté par
stokastik
re : Limite à l'infini. 01-08-06 à 11:32

Je ne connaissais pas ce résultat sur les nombres transcendants.

Plus haut, elhor_abdelali soupçonne la suite des nombres premiers de passer à travers les barreaux. C'est une propriété des nombres premiers connnue telle quelle ou qui se déduit rapidement d'une autre propriété connue ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Limite à l'infini. 01-08-06 à 11:58

Finalement, j'ai l'impression que cet exemple ne marche pas.
En effet, si x s'écrit sous la forme \Large{\frac{1}{k}} avec k un entier non nul, alors pour tout entier n de la forme pk avec p un entier premier, nx est un entier premier.

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Limite à l'infini. 01-08-06 à 12:53

Bonjour;
Effectivement kaiser , pour la fonction indicatrice f de l'ensemble des nombres premiers il y'a un problème pour les rationnels de la forme \frac{1}{k} mais il me semble qu'on peut remédier à cela en considérant la fonction 3$\fbox{g{:}[0,+\infty[\to\mathbb{R}\\x\to f(x+1)} (sauf erreur bien entendu)

Posté par
Camélia Correcteur
re : Limite à l'infini. 01-08-06 à 14:07

Salut! Me revoilà! Aucune suite d'entiers ne passe à travers les barreaux, car alors f(n*1) ne tend pas vers 0. Mon exemple était bien la fonction caractéristique des e^p. Effectivement, vous avez raison les transcendants sont sûrs et les racines posent problème. J'avoue que je ne m'étais pas lancée dans une recherche exhaustive des contrexemples.
Que fait-on du vrai problème?

Posté par
stokastik
re : Limite à l'infini. 01-08-06 à 16:56


Peut-être une indication pour la 2) ?

Posté par
stokastik
re : Limite à l'infini. 01-08-06 à 17:07


A propos des suites qui passent à travers les barreaux (disons à termes positifs), nous n'avons que des exemples de suites qui tendent vers +l'infini et même dont l'accroissement entre deux termes consécutifs tend vers +l'infini. En existerait-il une qui ne vérifie pas l'une ou l'autre de ces conditions ?

Posté par
Camélia Correcteur
re : Limite à l'infini. 01-08-06 à 17:24

Voici une indication pour la 2)
Ma solution copnsiste à faire une démonstration par l'absurde en utilisant le théorème des intervalles emboîtés. Etonnant, non?
J'essaierai de réfléchir aux nombreux nouveaux problèmes que vous avez soulevé; après tout c'est tout l'intérêt d'un tel forum!

Posté par
stokastik
re : Limite à l'infini. 01-08-06 à 17:27

Le théorème des intervalles emboîtés c'est celui qui dit qu'une intersection strictement décroissante d'intervalles fermés ne contient qu'un point ?

Posté par
stokastik
re : Limite à l'infini. 01-08-06 à 17:28

... fermés et bornés pardon, compacts quoi

Posté par
Camélia Correcteur
re : Limite à l'infini. 01-08-06 à 17:32

Salut stokastik. C'est bien lui; en fait j'utilise seulement le fait qu'une suite décroissante d'intervalles fermés bornés non vides a une intersection non vide. Pour que l'intersection soit un singleton il ne suffit pas que ça soit strictement décroissant, il faut que la longueur tende vers 0. Ici, ça alourdirait la démonstration et je n'en ai pas besoin.
Courage!

Posté par
stokastik
re : Limite à l'infini. 01-08-06 à 17:45

Ah oui pardon, suite de compacts dont le diamètre tend vers 0, c'est cela.

Posté par
Camélia Correcteur
re : Limite à l'infini. 08-08-06 à 09:57

Bonjour à tous

Bien que ça ne passionne pas les foules, pour ne pas laisser sur le site un problème non résolu, voici ma solution:

On suppose que f ne tend pas vers 0 à l'infini. Alors
 (\exists M>0)(\forall A>0)(\exists x>A) |f(x)|>M
Soit donc un tel M et x1>0 tel que |f(x1)|>M. Alors, comme f est continue au point x1, il existe a1 et b1 tels que  0<a_1<x_1<b_1 et que |f(x)|>M pour  x\in [a_1,b_1] Je pose m_1=1 et je choisis p1tel que p_1>m_1 et b_1-a_1>\frac{a_1}{p_1}

Soit maintenant x2>p1a1 tel que |f(x2)|>M. Je note m2 le plus grand entier tel que  m_2a_1<x_2\leq (m_2+1)a_1 On a alors m_2>p_1m_1 et m_2a_1<x<m_2b_1 Comme f est continue au point x2,on peut alors trouver c et d tels que m_2a_1<c<x_2<d<m_2b_1 et que |f(x)|>M pour x dans [c,d]. Enfin, je pose a2=c/m2 et b2=d/m2 Je viens de construire un intervalle  [a_2,b_2]\subset [a_1,b_1] tel que |f(m2x)|>M pour x dans [a_2,b_2]

Par récurrence je construis une suite d'intervalles emboîtés [ak,bk] et une suite strictement croissante d'entiers mk tels que |f(mkx)|>M pour x dans [ak,bk]

L'intersection de ces intervalles étant non vide, un élément y de cette intersection vérifie |f(mky)|>M pour tout mk, donc la suite f(ny) NE TEND PAS VERS 0!

Posté par
Cauchy
re : Limite à l'infini. 16-11-06 à 23:02

Bonjour Camelia,

il existe une preuve rapide qui utilise le théorème de Baire.

Posté par
Camélia Correcteur
re : Limite à l'infini. 17-11-06 à 14:40

Eh bien, voici un topic revenant!
Oui, je sais; cet exo a été proposé dans les années 1970 dans un très savant séminaire sous la forme: une sucette géante contre une démonstration premier cycle donc sans Baire. (J'ai eu la sucette!)

Posté par
Cauchy
re : Limite à l'infini. 17-11-06 à 16:58

Tu l'as bien mérité

Posté par
stokastik
re : Limite à l'infini. 17-11-06 à 17:00


eehhh Camelia! je n'avais jamais vu que tu avais réagi à mes questions, désolé

Posté par
stokastik
re : Limite à l'infini. 17-11-06 à 17:02


... aaahhh mais n'importe quoi je mélange tout, ça n'a rien à voir avec mes questions, je suis vraiment dissipé excusez-moi

Posté par
Cauchy
re : Limite à l'infini. 17-11-06 à 17:04

Salut stokastik

Posté par
stokastik
re : Limite à l'infini. 17-11-06 à 17:23


Je parlais de ma question postée le 01/08/2006 à 17:07

Posté par
Camélia Correcteur
re : Limite à l'infini. 18-11-06 à 14:23

Salut stokastik
En effet, je n'avais pas vu la fameuse question! J'y réfléchirai maintenant!

Posté par
1 Schumi 1
re : Limite à l'infini. 30-01-08 à 18:58

Salut tout le monde,

Camélia >> Pour ceux qui ne veulent pas lire la réponse (parce qu'ils viennent de découvrir ce topic et qu'ils veulent chercher), tu peux donner un (gros) nain dix, stp?

Posté par
Camélia Correcteur
re : Limite à l'infini. 31-01-08 à 14:11

Décidément, c'est un de ces topics qui resortent indéfiniment! je rappelle que c'est mon premier sur l'ile!

INDICE: Utiliser les intervalles emboîtés! (ou le théorème de Baire si on connait, mais c'est moins drôle!)

Posté par
1 Schumi 1
re : Limite à l'infini. 31-01-08 à 15:35

Citation :
je rappelle que c'est mon premier sur l'ile!

Déjà, tu nous fais transpirer avec tes exos; ça s'est pas arrangé depuis.

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