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Réciproque théorème de Darboux

Posté par
Cauchy
06-08-07 à 03:47

Bonjour,

le théorème de Darboux nous dit qu'une fonction dérivée vérifie le théorème des valeurs intermédiaires.

Réciproquement si une fonction vérifie les valeurs intermédiaires, est-ce la dérivée d'une certaine fonction?

Comme j'ai jamais entendu parler de la réciproque je me dis que non.

Mais pour trouver un contre-exemple, déja il faut trouver une fonction non continue qui vérifie les valeurs intermédiaires.

Posté par
1 Schumi 1
re : Réciproque théorème de Darboux 06-08-07 à 08:30

Bonjour Cauchy,

On peut prendre un contre exemple graphique, non? Et là c'est assez évident que ya un truc qui cloche.

Un fonction continue sur un intervalle [a,b] avec lim f =l en b.
sur ]b,c[ on la prend non définie. Enfin, sur [c,d] on la prend continue avec lim f=l en c.

Bien sur a<b<c<d.


(Sans conviction).

Ayoub.

Posté par
1 Schumi 1
re : Réciproque théorème de Darboux 06-08-07 à 08:32

Euh non, en fait on prend f(b)=f(c)=l. Pas besoin de cette histoire de limite.

Posté par
1 Schumi 1
re : Réciproque théorème de Darboux 06-08-07 à 10:04

Ou sinon, on prend celle-là, je pense que c'est mieux.

Soit \rm f définie sur \rm [0,3] par:
\rm f(x)=\{\sqrt{x}\\ 0\\\sqrt{x}-\sqrt{2}+1   \rm 0\le x\le 1\\1< x<2\\2\le x\le 3

Je sais pas si c'est ce que tu cherches puisque celle-là bien que non conitinue sur \rm [0,3] elle est continue par morceau. Le pied serait de trouver une fonction discontinue en tout point qui vérifierait le théorème des valeurs intermédiares (je crois avoir trouvé un truc dessus, mais je vais encore y réfléchir )

Posté par
LeHibou
re : Réciproque théorème de Darboux 06-08-07 à 11:20

Darboux a exhibé ce genre de vilaine bête en 1875, voir  son mémoire sur les fonctions discontinues que vous pouvez récupérer en pdf. La section concernée est la section IX page 109, ou il écrit : "En partant de la remarque précédente nous alons montrer qu'il existe... valeurs intermédiaires".
http://archive.numdam.org/ARCHIVE/ASENS/ASENS_1875_2_4_/ASENS_1875_2_4__57_0/ASENS_1875_2_4__57_0.pdf

Posté par
1 Schumi 1
re : Réciproque théorème de Darboux 06-08-07 à 12:37

Pour les fénaints comme moi:

Posté par
romu
re : Réciproque théorème de Darboux 06-08-07 à 13:36

Oui sinon, l'article de wiki sur le théorème de Darboux, donne une de ces vilaines betes:

Posté par
1 Schumi 1
re : Réciproque théorème de Darboux 06-08-07 à 13:57

romu >> La fontion qu'ils donnent n'est pas discontinue en tout point, seulemet en 0.

Posté par
romu
re : Réciproque théorème de Darboux 06-08-07 à 14:06

salut 1 schumi 1, je ne vois pas le problème, une fonction discontinue en un point est non continue non?

Posté par
1 Schumi 1
re : Réciproque théorème de Darboux 06-08-07 à 14:07

Oui non mais en fait, je croyais que tu donnais une vilaine bêbête qui est discontinue en tout point et qui vérifie le TVI.

Posté par
Camélia Correcteur
re : Réciproque théorème de Darboux 06-08-07 à 15:57

Bonjour

Voici une vilaine bébête:

Sur [0,1] f(x)=x si x est rationnel
f(x)=1-x si x est irrationnel

(elle est continue seulement en 1/2)

Posté par
1 Schumi 1
re : Réciproque théorème de Darboux 06-08-07 à 19:12

Ca c'est de la bébête!

Posté par
jeanseb
re : Réciproque théorème de Darboux 06-08-07 à 19:51

Posté par
Cauchy
re : Réciproque théorème de Darboux 06-08-07 à 23:43

Bonjour à tous,

Schumi dans ton message de 10h04 je comprend pas bien ta fonction ne vérifie pas les valeurs intermédiaires.

En fait des fonctions non continues qui vérifient les valeurs intermédiaires(suffit de prendre une fonction dérivable non C1) j'en avais déja comme sur le lien qu'a donné romu mais je cherchais une fonction qui n'est pas une dérivée.


Camélia oui ta fonction est bien méchante mais elle ne vérifie pas les valeurs intermédiaires, en effet si je prend un rationnel p tel que 0<p<1/3 et un irrationnel tel que 1/2-0.1<r<1/2 alors:

f(p)=p et f(r)=1-r avec 1/2<1-r<1/2+0.1

Maintenant je prend un rationnel q compris entre r et 1-r alors il n'existe pas de x dans [p,r] tel que f(x)=q vu que q rationnel et ceci impliquerait x=q.

Une fonction discontinue en tout point(ou pas loin) qui vérifie les valeurs intermédiaires(est-ce bien raisonnable ) conviendrait car une fonction dérivée est continue sur un ensemble dense.

Le Hibou merci pour le document, donc la il exhibe une fonction dérivée qui est discontinue en une infinité de points mais vérifie les valeurs intermédiaires mais étant une fonction dérivée cela découle directement du théorème dont je parle.

Posté par
1 Schumi 1
re : Réciproque théorème de Darboux 07-08-07 à 09:49

Bonjour Cauchy,

Ah bon? Pourquoi est ce qu'elle ne vérifie pas le TVI? Je comprends pas là.
Il me semble bien qu'elle le vérifie. Qu'est ce qui cloche dans ma fonction?
Pour moi, ma fonction n'est pas continue (évident) et de plus,
\rm\blue\fbox{\forall x\in [0,3], 0\le f(x)\le \sqrt{3}-\sqrt{2}+1.}
Réciproquement \red\rm\fbox{\forall x\in [0,\sqrt{3}-\sqrt{2}+1], \exist y\in [0,3] : x=f(y)} (suffit de tracer pour voir)
Non?


Ayoub.

Posté par
Camélia Correcteur
re : Réciproque théorème de Darboux 07-08-07 à 15:28

>Cauchy

Ma fonction étant bijective prend bien toutes les valeurs de [0,1]. J'avais mal compris que l'on cherchait une fonction qui vérifie les valeurs intermédiaires sur chaque intervalle!

Posté par
Cauchy
re : Réciproque théorème de Darboux 07-08-07 à 15:56

Oui Ayoub elle ne cloche pas, en fait je voulais dire comme Camélia l'a mentionné une fonction qui vérifie les valeurs intermédiaires sur chaque intervalle

Cependant c'est tout de même la dérivée d'une certaine fonction

Camélia tu sais comment justifier autrement que par mon argument le fait que ta fonction n'est pas une fonction dérivée(j'utilise Baire qui permet de montrer qu'une fonction dérivée est continue sur un ensemble dense), il y a surement plus élémentaire non?




Posté par
1 Schumi 1
re : Réciproque théorème de Darboux 07-08-07 à 18:34

Ah oui d'accord, comme Camélia, je n'avais pas compris l'énoncé comme ça.

Posté par
Cauchy
re : Réciproque théorème de Darboux 07-08-07 à 20:59

C'est déja pas mal de s'intéresser à un cas particulier, ca amène des remarques intéressantes je préfère ca plutot que mon topic soit toujours rouge

Posté par
1 Schumi 1
re : Réciproque théorème de Darboux 07-08-07 à 21:00

Si tu continues dans cette voie, ça va (très) vite sentir le monologue.

Posté par
Cauchy
re : Réciproque théorème de Darboux 07-08-07 à 21:17

Pourquoi tu veux me pourrir mon topic?

Posté par
1 Schumi 1
re : Réciproque théorème de Darboux 07-08-07 à 21:18

Moi? Pourrir un topic?



Bon, je dois y aller, il se fait tard chez moi.

Posté par
Cauchy
re : Réciproque théorème de Darboux 07-08-07 à 21:19

Ok bonne nuit

Posté par
Fractal
re : Réciproque théorème de Darboux 07-08-07 à 21:21

Bonjour

Après quelques recherches, on tombe là dessus -> (troisième message), où l'auteur du post donne comme contre exemple la fonction f définie par 3$f(x)=sin(\frac{1}{x}) pour x différent de 0, et f(0)=1.

Fractal

Posté par
Cauchy
re : Réciproque théorème de Darboux 07-08-07 à 21:28

Merci Fractal(je vais voir en passant si je trouve la référence qu'ils donnent), je crois même que j'ai déja ouvert ce fil mais l'avait refermé rapidement(ca m'arrive souvent quand le sujet m'intéresse pas sur le moment....).


Au fait Bravo pour ta médaille aux olympiades

Posté par
Camélia Correcteur
re : Réciproque théorème de Darboux 08-08-07 à 15:57

Rebonjour

>Cauchy J'ai enfin lu attentivement ta question initiale. Il me semble que la réciproque est vraie... (un vague souvenir). La propriété des valeurs intermédiaires sur tout intervalle entraine l'intégrabilité sur tout intervalle, donc l'existence d'une primitive. (Sans aucune garantie).

Ma fonction n'étant pas intégrable, n'a pas de primitive.

>Fractal Je suis toute prête à féliciter, mais je veux des détails. Quelle médaille?

Posté par
jeanseb
re : Réciproque théorème de Darboux 08-08-07 à 16:12

Citation :
Il me semble que la réciproque est vraie.


Le lien de Fractal donne un contre-exemple assez simple: f(x) = sin(1/x) avec f(0) = 1

Posté par
jeanseb
re : Réciproque théorème de Darboux 08-08-07 à 16:13

Citation :
La propriété des valeurs intermédiaires sur tout intervalle


Je n'ai pas bien lu... Excuse!

Posté par
Fractal
re : Réciproque théorème de Darboux 08-08-07 à 16:44

Cauchy -> Merci

Camélia -> Une médaille de bronze   Tous les résultats, et des photos sont sur le site officiel (qui ne marche pas pour le moment, semble-t-il...)

Fractal

Posté par
jeanseb
re : Réciproque théorème de Darboux 08-08-07 à 16:45

Bravo Fractal! Félicitations!

Posté par
1 Schumi 1
re : Réciproque théorème de Darboux 08-08-07 à 19:23

Sans vouloir poluer le topic de Cauchy ( ) félicitations Fractal!!!

Posté par
1 Schumi 1
re : Réciproque théorème de Darboux 08-08-07 à 19:24

polluer*

Posté par
infophile
re : Réciproque théorème de Darboux 08-08-07 à 19:26

Oui Bravo Fractal

Tu ne sais pas où on peut trouver les corrigés des épreuves ?

Posté par
Camélia Correcteur
re : Réciproque théorème de Darboux 09-08-07 à 16:28

Maintenant

Félicitations Fractal!

Posté par
1 Schumi 1
re : Réciproque théorème de Darboux 08-01-08 à 13:40

Je vais upper ce topic aussi. (Moi, faire des fouilles? ).

Ya un truc que je pige pas bien dans le pdf, je tape la partie que je comprends pas:

Citation :

Soit
\phi(y)=y^2sin(\frac{1}{y}),
et posons
\phi'(y)=2ysin(\frac{1}{y})-cos(\frac{1}{y}),
pour y différent de zéro;
\phi'(0)=0,
pour y=0. Alors \phi'(y) sera toujours, même pour y=0, la dérivée de \phi(y), par rapport à y; seulement la fonction \phi'(y) (seigneur, si on écrit ça aujourd'hui on a un joli 0 direct ) sera discontinue pour y=0. On a d'ailleurs, pour y<1, \phi'(y)<3.
Formons la série discontinue
f(x)=\sum \pi a_n\phi'(sin(nx\pi))cos(nx\pi)+...,

(section IX, page 109 du doc).

Je comprends pas les pointillés, c'est qui eux?



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