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Niveau Maths sup
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Limite de f si f' tend vers 0 en -inf

Posté par
Louloopings
26-03-23 à 21:45

Bonjour, dans un exo de math on me demande de montré que si f' tend vers 0 en -infini, alors f admet une limite.

Je pense qu'il existe une manière trivial de le montrer puisqu'il s'agit d'une question auxiliaire mais j'ai essayé de montrer quelques chose de plus général :

Si f' tend vers l en - (resp +) alors f admet une limite également en -(resp +).

J'ai commencer par montrer que f' 0 pour x- M>0 x0 tq x I = ]-;x0] |f'(x)|M

J'en déduis par le théorème des accroissement finis que (x,y) I2, on f  qui est M lipschitzienne sur I.

La je me retrouve bloquer...
Est il deja possible de démontrer ça de manière généralisé et est-ce au moins le bon raisonnement pour démontrer la question de base ?

merci de vos réponses !

Posté par
hdci
re : Limite de f si f' tend vers 0 en -inf 26-03-23 à 22:12

Bonjour,

L'énoncé est-il complet ?
Car ceci est un contre-exemple me semble-t-il :

x\mapsto\cos(\sqrt{-x})

Posté par
Louloopings
re : Limite de f si f' tend vers 0 en -inf 26-03-23 à 22:22

Bonjour le contexte est : on a une fonction f(t) = et/(1+t2) avec donc f(t) 0 pour t-.

On nous donne ensuite F(t)=f(t) entre 0 et x et la question et de montrer que F(t) admet une limite en -.

Étant curieux j'ai voulu poussé la question un peu plus loin du coup mais votre contre-exemple montre bien qu'il y'a des limites dans la curiosité.

Néanmoins ce site https://www.imo.universite-paris-saclay.fr/~daniel.perrin/CAPES/analyse/fonctions/limites-derivee-fct.pdf propose un théorème proche de celui que je voulais démontrer malgré le fait que je ne comprend pas bien la demo du lemme (le passage "On choisit une suite (xn) de points de I qui converge vers a. La condition (∗) ci-dessus montre que (f(xn)) est de Cauchy, donc converge vers une limite l"). pourriez-vous m'éclaircir sur ce point ?

Posté par
Louloopings
re : Limite de f si f' tend vers 0 en -inf 26-03-23 à 22:25

Autant pour moi ce n'est pas F(t) mais F(x) on a :

F(x) = f(t)dt entre 0 et x

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Limite de f si f' tend vers 0 en -inf 27-03-23 à 01:01

Bonsoir

Pour montrer que la fonction \Large\boxed{F:x\mapsto\int_0^x\frac{e^t}{1+t^2}~dt} admet une limite finie en -\infty

on peut par exemple utiliser un corollaire du théorème de la limite monotone pour les fonctions réelles de la variable réelle :



Une fonction de ]-\infty,a[ vers \mathbb R qui est croissante et minorée admet une limite finie en -\infty.



Ici la fonction F est bien croissante puisque de dérivée positive, et pour voir qu'elle est minorée on peut remarquer que


\Large\boxed{\forall x<0~,~\int_x^0\frac{e^t}{1+t^2}~dt\leqslant\int_x^0e^t~dt=1-e^x\leqslant1}


et donc \Large\boxed{\forall x\in]-\infty,0[~,~F(x)\geqslant-1} sauf erreur de ma part bien entendu

Posté par
hdci
re : Limite de f si f' tend vers 0 en -inf 27-03-23 à 07:43

Bonjour,
elhor_abdelali a répondu au premier point.

Pour votre question

Louloopings @ 26-03-2023 à 22:22

le passage "On choisit une suite (xn) de points de I qui converge vers a. La condition (∗) ci-dessus montre que (f(xn)) est de Cauchy, donc converge vers une limite l"). pourriez-vous m'éclaircir sur ce point ?


Savez-vous ce qu'est "le critère de Cauchy" pour les suites ?

Posté par
Louloopings
re : Limite de f si f' tend vers 0 en -inf 27-03-23 à 08:32

Ok de ce que j'ai compris une suite est dite de Cauchy si :

|Un-Up| pour p et q assez grand

Un théorème démontre qu'une suite de cauchy edmet forcement une limite en + ou - .

Or sois xn une suite convergente de point de I
f(xn) est une suite de Cauchy de premier termes f(x0), f(x1)... et on par hypothèse du lemme |f(x n)-f(xp)| pour n et p assez grand.

ai-je dis des bêtises ?

Posté par
Louloopings
re : Limite de f si f' tend vers 0 en -inf 27-03-23 à 08:33

oups j'ai mistype je voulais dire :

|Un-Up|  bien sur

Posté par
Louloopings
re : Limite de f si f' tend vers 0 en -inf 27-03-23 à 08:46

Néanmoins j'ai du mal a saisir quelques chose :

Dans le théorème que j'ai partagé, je ne vois pas pourquoi on ne peut pas l'utilisé dans le cas de notre fonction ? Si la dérivé tend vers 0 alors il existe un intervalle I sur lesquels elle est borné par M pour tout M et avec l'inégalité des accroissement finis on a F(t) M lipschitzienne sur cette intervalle (ici ]-;x0] ).

Ne peut on pas donc actionné le Lemme puisqu'il est dit en remarque que il fonctionne en particulier pour une fonction lipschitzienne ?

J'ai l'impression que le blocage vient du fait que on parle ici de limite quand x tend vers - et non vers un nombre a mais je n'arrive pas a saisir la subtilité.

Merci de vos réponses.

Posté par
GBZM
re : Limite de f si f' tend vers 0 en -inf 27-03-23 à 09:28

Bonjour,

Le lemme de la feuille de Daniel Perrin concerne un réel a, il n'a plus aucun sens si a=-\infty. Quel sens donnerais-tu à [x-(-\infty)| <\eta ?

"x proche de -\infty" se traduit par x<mm est un réel. Si on a une fonction f lipschitzienne, on ne peut déduire de x<m et y<m aucune majoration de |f(x)-f(y)| car |x-y| peut être aussi grand qu'on veut, quel que soit m.



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