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Niveau LicenceMaths 2e/3e a
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Norme et application continue

Posté par Profil Shipz 08-08-23 à 14:56

Bonjour,

Je travaille sur l'exercice suivant. Soit E=C^1([0;1],\mathbb{R}) et soit (f_n)_n une suite de fonctions de E. On suppose qu'il existe une constante M strictement positive telle que pour tout entier n, \|f_n\|_{\infty}+\|f_n'\| \le M.
Il faut alors montrer que (f_n)_n admet une sous-suite qui converge vers une fonction f de C^0([0;1],\mathbb{R}).

Voilà ce à quoi j'ai pensé.
Puisque que pour tout n, \|f_n\|_{\infty}+\|f_n'\| \le M, donc en particulier, \|f_n\|_{\infty}\le M, et donc pour tout \sup_{t\in [0;1]} |f_n(t)|\le M. On en déduit alors que \forall t\in [0;1], |f_n(t)|\le M. La suite (f_n(t))_n est donc une suite bornée de \mathbb{R}, elle admet donc une sous-suite convergente. Notons f(t) sa limite.

Il reste à montrer que f est continue et que \|f_n-f\|_{\infty}\to 0.

Est-ce que jusque-là, je n'ai pas écrit d'énormités ? Je note que pour l'instant, je ne vois pas pourquoi l'on fait intervenir la norme infini de la dérivée...

Merci beaucoup pour votre aide.

Posté par
Camélia Correcteur
re : Norme et application continue 08-08-23 à 15:00

Bonjour

Je pense que ton énonce n'est pas complet. Je subodore que la norme choisie sur E est définie par
N(f)=||f||+||f'||
où || est la norme de la convergence uniforme.

Posté par Profil Shipzre : Norme et application continue 08-08-23 à 15:27

Merci Camélia !
Je comprends mieux maintenant ! Il y a effectivement un oubli dans l'énoncé.

Posté par Profil Shipzre : Norme et application continue 08-08-23 à 15:33

Donc il s'agit de montrer l'existence d'une sous-suite convergente pour la norme N, c'est bien ça ?

Posté par Profil Shipzre : Norme et application continue 08-08-23 à 15:44

Je viens de tomber sur le théorème d'Ascoli...

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Norme et application continue 09-08-23 à 03:22

Bonsoir

Shipz \to Attention ton raisonnement ne tient pas :

Pour t\in[0,1] (fixé), la suite (f_n(t))_n est bornée elle admet donc une sous-suite convergente. Oui

Notons f(t) sa limite. Non car il se peut très bien qu'il existe plusieurs suites extraites (voir une infinité) convergentes vers des limites différentes !

Et même si on utilise l'axiome du choix pour choisir pour chaque t de [0,1] une suite extraite avec une limite f(t),

on ne pourra pas justifier ni la continuité de f ni la convergence uniforme des f_n vers f.

Ceci dit il y a bien un théorème derrière cet énoncé et dont les hypothèses doivent certainement être vérifiées par celui-ci

Peux tu énoncer le théorème d'Ascoli ?

Posté par Profil Shipzre : Norme et application continue 09-08-23 à 10:46

Bonjour elhor_abdelali, et merci beaucoup pour ta réponse !

J'ai bien compris tes remarques.

J'ai un théorème d'Ascoli qui s'énonce ainsi : soit (f_n)_n une suite de fonctions définies sur un intervalle fermé borné I, à valeurs réelles. On suppose que cette suite de fonctions est équicontinue et qu'il existe un réel M strictement positif tel que |f_n(x)|\le M pour tout n et pour tout x\in I.
Alors on peut extraire une sous-suite (f_{n_k}) qui converge uniformément sur I vers une fonction continue f.

Ici, par hypothèse de l'énoncé, on obtient qu'il existe une constante M strictement positive telle que pour tout n, |f_n(t)|\le M pour tout t\in [0;1].

J'ai l'impression que l'on va pouvoir extraire une suite convergente, mais pour la norme infinie, à condition d'avoir l'équicontinuité...

Je continue à réfléchir au problème.

Sinon, ce n'est pas demandé, mais j'ai montré que C^1([0;1]) muni de la norme N de l'énoncé est complet.

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Norme et application continue 09-08-23 à 18:04

Et bien tu es tout près de trouver et c'est la bornitude des dérivées qui va garantir l'hypothèse manquante qu'est l'equicontinuité

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Norme et application continue 09-08-23 à 18:09

Pour le voir tu pourras appliquer le théorème des accroissements finis à chaque f_n sur le segment [t_0,t]

Posté par Profil Shipzre : Norme et application continue 10-08-23 à 13:40

Exactement, merci elhor pour ton aide précieuse.

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Norme et application continue 10-08-23 à 23:30

C'est un plaisir Shipz

Posté par
gbm Webmaster
re : Norme et application continue 11-08-23 à 10:55

Bonjour à tous,

@ Shipz : est-ce que tu pourrais renseigner ton profil en précisant son niveau stp ?

C'est par-ici : [lien]

attentionextrait de c_faq la FAQ du forum :

Q12 - Dois-je forcément indiquer mon niveau lorsque je poste un nouveau sujet ?



Posté par Profil Shipzre : Norme et application continue 12-08-23 à 06:26

Bonjour gbm, voilà qui est fait

***Merci ***

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Norme et application continue 12-08-23 à 07:19

Bonjour,
@Shipz,
Non, tu as sans doute oublié de valider.



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