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Niveau Maths sup
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Méthode du point fixe

Posté par
martin9
06-01-21 à 14:16

Bonjour,
j'ai un exo sur la méthode du point fixe.

   \forall x \in [0,1],   f(x) = -x^3 +6x^2 -11x +5

\xi est le point fixe tel que f(\xi) = \xi


  \forall x \in [0,1],  h_\lambda(x) = x + \lambda f(x)

J'ai montré que pour \lambda \in [0,\frac{2}{11}], |h_\lambda(x)| < 1

On a la suite (x_n)_n telle que x_0= 0 et x_{n+1} = h_\lambda (x_n)

Maintenant je dois monter que x_n tend vers le point fixe \xi en établissant :|x_n - \xi| \le (k(\lambda))^n, 0<k<1

Auriez vous une idée de piste ?

Merci.

Posté par
martin9
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 14:20

Petite erreur : j'ai montré que pour \lambda \in [0,\frac{2}{11}], |h_\lambda'(x)| < 1

Posté par
GBZM
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 14:29

Bonjour,

Si tu majores la valeur absolue de la dérivée par une constante <1, ça roule tout seul.

Posté par
martin9
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 14:33

J'ai pensé à utiliser l'inégalité des accroissements fini mais je n'obtiens pas une inégalité intéressante :

|h_\lambda'(x)| <1 \\ |h_\lambda(x_n) - h_\lambda(\xi) | < |x_n - \xi| \\ |\lambda f(x_n) - \lambda \xi|< |x_n - \xi|

Posté par
matheuxmatou
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 15:03

bonjour

quand je lis ton énoncé, je ne comprends pas bien les hypothèses...

est un nombre donné de [0;2/11] ?

Posté par
matheuxmatou
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 15:45

et ne faudrait-il pas que cette fonction laisse [0;1] stable pour appliquer à la chaîne les accroissements finis ?

Posté par
matheuxmatou
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 16:11

et si ]0 ; 2/11 [, une encadrement de h'(x) sur [0 ; 1] te donne bien un majorant <1 pour sa valeur absolue.

Posté par
GBZM
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 16:22

Ne serait-ce pas plutôt

h_\lambda(x)=\lambda f(x) +(1-\lamba)x  ?

On peut voir ce qui se passe sur cette feuille Geogebra en bogeant le curseur \lambda :

Posté par
GBZM
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 16:23

Désolé, coquille : (1-\lambda) x

Posté par
martin9
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 16:24

D'accord mais ensuite comment passer de l'encadrement de h' à |x_n - \xi| \le (k(\lambda))^n, 0<k<1 ?

Posté par
matheuxmatou
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 16:25

ben oui GBZM c'est ce que j'ai fait et justement, l'énoncé m'étonne

et comment l'énoncé définit-il ? dans quel intervalle ?

remarque ça fonctionne mais il n'est pas simple de montrer que [0;1] est stable quand est entre 1/11 et 2/11 avec son énoncé

Posté par
matheuxmatou
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 16:25

je te laisse poursuivre GBZM... tu avais commençé

Posté par
martin9
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 16:27

En fait il y a une question intermédiaire pour déterminer les valeurs de h telles que h' < 1 et j'ai trouvé cet intervalle

Posté par
matheuxmatou
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 16:27

ah ben alors je continue

martin9 :

l'énoncé définit h pour quelles valeurs de ?

et la définition que tu donnes de h est-elle correcte ?

Posté par
matheuxmatou
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 16:29

alors si c'est ça , avec h' < 1, l'intervalle que tu donnes en est ouvert

Posté par
matheuxmatou
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 16:32

martin9 @ 06-01-2021 à 16:27

En fait il y a une question intermédiaire pour déterminer les valeurs de h telles que h' < 1 et j'ai trouvé cet intervalle


montre l'encadrement que tu obtiens de h' sur [0;1]

Posté par
martin9
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 16:33

\lambda est juste un réel dans l'énoncé et effectivement l'intervalle doit être ouvert pour avoir l'inégalité stricte.
Sinon c'est bien
  \forall x \in [0,1],  h_\lambda(x) = x + \lambda f(x)

Posté par
matheuxmatou
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 16:35

réponds à 16:32 s'il te plait

Posté par
martin9
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 16:36

Pour \lambda \in ]0, \frac{2}{11}[, |h'(x)| < 1

Posté par
matheuxmatou
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 16:37

tu ne réponds pas à ma question... je ne te parle pas de valeurs absolue !

je sais bien qu'on a ça puisque c'était l'objet de la question précédente. je veux un encadrement avec des inégalités larges

Posté par
GBZM
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 16:45

martin9 @ 06-01-2021 à 16:33


Sinon c'est bien
  \forall x \in [0,1],  h_\lambda(x) = x + \lambda f(x)


Alors c'est qu'il y a une erreur d'énoncé. Si on veut que le point fixe de f soit aussi un point fixe de h_\lambda, il faut poser h_\lambda(x) = (1-\lambda)x + \lambda f(x).

Posté par
matheuxmatou
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 16:46

mais je persiste à pense, comme GBZM que ton expression de h est fausse que c'est plutôt celle qu'il a proposé

Posté par
matheuxmatou
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 16:47

ben oui... faudrait que soit un point fixe de h vu la question posée

Posté par
martin9
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 16:54

C'est étonnant ça

Posté par
matheuxmatou
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 16:56

oui, un peu

Posté par
matheuxmatou
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 16:57

c'est un exo d'un poly ? d'un bouquin ? que tu as recopié ?

Posté par
martin9
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 17:00

Un poly, mais c'est rare qu'il y ait des erreurs

Posté par
matheuxmatou
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 17:01

de toute façon c'est sûr que si la suite (xn) doit converger vers le point fixe de f, celui-ci doit aussi être un point fixe de h ... donc là y'a un couac.

Posté par
martin9
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 17:03

Mais pourtant ça marche graphiquement

Posté par
martin9
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 17:04

Le but n'est pas de trouver le point fixe de f mais le point où f s'annule, en utilisant le point fixe de h

Posté par
matheuxmatou
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 17:08

ben ce n'est pas ce que tu as écrit !!!!!

que de temps perdu !

Posté par
martin9
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 17:11

Oui, en fait je ne l'ai jamais explicitement dit donc mon énoncé était ambigu.

Sinon pour la majoration x_n - \xi je ne vois pas comment faire apparaître une puissance de n

Posté par
matheuxmatou
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 17:13

relis ton post d'origine et dis moi ce que tu vois

Posté par
matheuxmatou
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 17:14

martin9 @ 06-01-2021 à 14:16


\xi est le point fixe tel que f(\xi) = \xi


tu appelles ça une racine de f toi ?

Posté par
martin9
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 17:15

Ah oui effectivement je me suis embrouillé entre le point fixe de f et celui de h

Posté par
matheuxmatou
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 17:20

donc on recommence tout à zéro ! merci !

f(\xi)=0

donc on a bien h_{\lambda}(\xi)=\xi pour tout réel

détaille l'inégalité qui t'as permis de trouver les valeurs de telles que ... etc

Posté par
martin9
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 17:28

J'ai dit que |hg(x)| < 1 était équivalent à -2 < \lambda (-3x^2 +12x - 11) < 0

Et en étudiant cette fonction on voit que pour qu'elle soit comprise entre 0 et -2 il faut que lambda soit dans l'intervalle précédent

Posté par
martin9
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 17:30

Si on note g(x) = \lambda(-x^3 +12x -11)
g(0) = -11 \lambda
g(1) = -2 \lambda

Posté par
matheuxmatou
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 17:30

et donc tu obtiens quel encadrement de h' sur [0;1] avec des inégalités larges et des bornes dépendant de ?

Posté par
martin9
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 17:31

 g(x) = \lambda(-3x^2 +12x -11) plutôt

Posté par
martin9
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 17:34

Une inégalité stricte ne suffit pas ? J'ai cherché l'intervalle tel que h(x) vérifie une certaine inégalité stricte

Posté par
matheuxmatou
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 17:36

je présume que >0

tu peux pas m'encadrer 1+ \lambda(-3x^2 +12x -11) sur [0;1] proprement ?

Posté par
matheuxmatou
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 17:37

non une inégalité stricte ne suffira pas car en passant à la limite elle devient large !

Posté par
martin9
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 17:43

On obtient 1-11\lambda \le h'(x) \le 1-2 \lambda

Posté par
matheuxmatou
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 17:47

ah, enfin !

et donc tu as raison, pour \0;2/11[

on a bien

-1<1-11\lambda \leqslant h_\lambda '(x) \leqslant 1-2 \lambda<1

mais surtout aussi :

|h_\lambda '(x)| \leqslant k(\lambda)<1

avec k() = ...?

Posté par
martin9
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 18:01

k(\lambda) = \max \{1-11\lambda, 1-2\lambda \}

Posté par
matheuxmatou
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 18:02

attention : 1-11 peut être négatif ...

Posté par
martin9
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 18:04

k(\lambda) = \max \{|1-11\lambda|, |1-2\lambda |\}

Posté par
matheuxmatou
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 18:07

ok
inutile pour (1-2) mais ça ne mange pas de pain

ensuite comme on travaille sur [0;1] il faudrait établir que la suite (xn) reste dans cet intervalle...

cela a-t-il déja été fait dans les questions précédentes (vu qu'on n'a qu'une portion d'énoncé) ?

autrement dit "[0;1] est stable par h"

Posté par
martin9
re : Méthode du point fixe 06-01-21 à 18:14

À priori c'est une donnée de l'énoncé : h va de [0,1] dans [0,1]

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