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Relation d équivalence

Posté par
Nico86
22-04-06 à 12:09

Bonjour,

je cherche à démontrer que l'équivalence entre deux fonctions est une relation d'équivalence. Pour cela je me sers de la définition suivante :
Deux fonctions f et g définis au voisinage de a sont dites équivalentes au voisinage de a si f-g=o(g).
J'ai réussi à montrer la réflexivité et la symétrie mais je n'arrive pas pour la transitivité.
J'ai trouvé quelque chose sur le site de mégamath mais je n'arrive pas à tout saisir :
"""Si f-g=o(g) et g-h=o(h), alors f-h=f-g+g-h=o(g)+o(h).
On sait que g-h=o(h) entraîne g=O(h)  [ca, j'ai réussi à le montrer], de sorte que toute fonction négligeable devant g le soit aussi devant h. L'égalité précédente entraîne alors f-h=o(h)."""

En fait, je ne vois pas pourquoi toute fonction négligeable devant g l'est aussi devant h. Autrement dit, je ne vois pas pourquoi le o(g) devient o(h).

Quelqu'un peut-il m'expliquer ?

Merci d'avance.

Posté par
Nightmare
re : Relation d équivalence 22-04-06 à 12:21

Bonjour

Euh je vais peut être dire n'importe quoi mais ça me parait simple ...

si f=o(g), il existe une fonction \rm \epsilon_{1} convergente vers 0 telle que 3$\rm f(x)=\epsilon_{1}(x)g(x)
si g=o(h), il existe une fonction \rm \epsilon_{2} convergente vers 0 telle que 3$\rm g(x)=\epsilon_{2}(x)h(x)
Au final
3$\rm f(x)=\epsilon_{1}(x)\epsilon_{2}(x)h(x)
et comme 3$\rm \lim \epsilon_{1}=\lim \epsilon_{2}=0, 3$\rm \lim \epsilon_{1}\epsilon_{2}=0 et donc f=o(h)

non ?

Posté par
stokastik
re : Relation d équivalence 22-04-06 à 12:44


f et g sont équivalentes au voisinage de a signifie qu'il existe une fonction e définie au voisinage de a qui tend vers 1 en a et f(x)=e(x)g(x).

A partir de ça il me semble que c'est très simple de démontrer que la relation équivalence est transitive.

Posté par
stokastik
re : Relation d équivalence 22-04-06 à 12:46


Par rapport à ce que tu dis Nico86, on a le résultat suivant :

Si f est équivalente à g, alors une fonction est négligeable par rapport à f si et seulement si elle est négligeable par rapport à g.

Autrement dit o(f)=o(g).

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Relation d équivalence 22-04-06 à 13:19

Bonjour Nico86;
Pour bien voir la transitivité de l'équivalence des fonctions il faut revenir à la défintion du petit o à savoir que si u et v sont deux fonctions définies dans un voisinage d'un point a on a \fbox{u=o(v)\Longleftrightarrow(\forall\epsilon>0)(\exists\lambda>0)(\forall x\in]a-\lambda,a+\lambda[)\hspace{5}|u(x)|<\epsilon|v(x)|} donc dire que f~g et g~h c'est dire que \fbox{et\{{(\forall\epsilon>0)(\exists\lambda>0)(\forall x\in]a-\lambda,a+\lambda[)\hspace{5}|f(x)-g(x)|<\epsilon|g(x)|\\(\forall\epsilon>0)(\exists\lambda'>0)(\forall x\in]a-\lambda',a+\lambda'[)\hspace{5}|g(x)-h(x)|<\epsilon|h(x)|} et ainsi pour un même \fbox{\epsilon>0} en choisissant \fbox{\alpha=min(\lambda,\lambda')} on a pour \fbox{\forall x\in]a-\alpha,a+\alpha[} \fbox{et\{{|f(x)-g(x)|<\epsilon|g(x)|\hspace{5}(1)\\|g(x)-h(x)|<\epsilon|h(x)|\hspace{5}(2)} et on voit bien qu'on a aussi pour \fbox{\forall x\in]a-\alpha,a+\alpha[} \fbox{|f(x)-h(x)|=|(f(x)-g(x))+(g(x)-h(x))|\le|f(x)-g(x)|+|g(x)-h(x)|<\epsilon(|g(x)|+|h(x)|)} et comme la (2) donne pour \fbox{\forall x\in]a-\alpha,a+\alpha[} \fbox{|g(x)|-|h(x)|\le|g(x)-h(x)|<\epsilon|h(x)|} c'est à dire \fbox{\forall x\in]a-\alpha,a+\alpha[} \fbox{|g(x)|<(\epsilon+1)|h(x)|} on voit que finalement on peut écrire 3$\fbox{(\forall\epsilon>0)(\exists\alpha>0)(\forall x\in]a-\alpha,a+\alpha[)\hspace{5}|f(x)-h(x)|<\epsilon(\epsilon+2)|h(x)|} et maintenant il suffit de remarquer que l'application 2$\fbox{\mathbb{R}_{+}^{*}\to\mathbb{R}_{+}^{*}\\\epsilon\to\epsilon'=\epsilon(\epsilon+2)} est une bijection pour pouvoir écrire 4$\blue\fbox{(\forall\epsilon'>0)(\exists\alpha>0)(\forall x\in]a-\alpha,a+\alpha[)\hspace{5}|f(x)-h(x)|<\epsilon'|h(x)|} qui est la définition de \fbox{f-h=o(h)} c'est à dire f~h CQFD (sauf erreur...)

Posté par
Nico86
re : Relation d équivalence 22-04-06 à 13:30

OK. Je viens de comprendre. Merci beaucoup elhor_abdelali, tu expliques très bien. Et merci aussi à stokastik et Nightmare pour votre aide.

Posté par
stokastik
re : Relation d équivalence 22-04-06 à 15:36


?? Pourquoi ne pas prendre "ma" définition ? f(x)=e(x)g(x) avec e(x) qui tend vers 1. C'est bien plus simple.

Posté par
Nico86
re : Relation d équivalence 22-04-06 à 16:33

Pour une raison très simple : je suis en train de faire une leçon de capes et il ne me manquait plus que cette démonstration pour la finir. Comme j'avais déjà choisi une définition de l'équivalence (celle que j'avais énoncé au début) différente de la tienne (même si au final, elles veulent dire la même chose), j'ai préféré prendre la solution de elhor_abdelali pour éviter de devoir recommencer toute la leçon. Mais si je devais la refaire, je pense qu'effectivement la tienne est plus simple. Voilà
Mais je te remercie aussi pour ta réponse.

Posté par kilébo (invité)re : Relation d équivalence 22-04-06 à 20:12

Il y avait plus simple (et si l'on reprendre la définition proposée) :
Remarquons déjà que g-h=o(h) => g=O(h) (g dominée par h, c'est simple).
Donc f-g=o(g) => f-g=o(h) et je laisse terminer...

Posté par kilébo (invité)re : Relation d équivalence 22-04-06 à 20:13

Comment fait-on pour éditer une réponse ? Car j'ai la facheuse habitude de laisser trainer des erreurs d'étourderies...

Posté par kilébo (invité)re : Relation d équivalence 22-04-06 à 20:16

Je me permets d'ailleurs une réflexion : comment as-tu démontrer la symétrie sans utiliser un argument équivalent ? Ca me laisse perplexe.

Posté par
Sticky
re : Relation d équivalence 22-04-06 à 21:03

Comment fait-on pour éditer une réponse ?

>> On ne peut point

Sticky

Posté par
stokastik
re : Relation d équivalence 23-04-06 à 00:09


D'ailleurs je pense qu'il vaut mieux faire plus simple pour une leçon de capes...

Posté par
Nico86
re : Relation d équivalence 23-04-06 à 00:51

Kilébo,

ce que je ne comprend justement pas, c'est pourquoi on a f-g=o(g) => f-g=o(h). Ca doit être tout bête mais je ne vois pas.
Pour la symétrie :
si f-g=o(g), il existe un réel strictement positif n tel que |t-a|<n entraîne :
|f(t)-g(t)|<1/2 |g(t)|, soit ||f(t)|-|g(t)||<1/2 |g(t)|
Puis 1/2 |g(t)| < |f(t)| < 3/2 |g(t)|
Cela prouve que f=O(g) et que g=O(f). Pour conclure, il suffit de dire que :
{f-g=o(g) et g=O(f)} implique que f-g=o(f), c'est à dire g-f=o(f).

Merci

Posté par
stokastik
re : Relation d équivalence 23-04-06 à 09:57


Ce résultat bien formulé le voici :

Si f est équivalente à g, alors une fonction est négligeable par rapport à f si et seulement si elle est négligeable par rapport à g.

Autrement dit o(f)=o(g).


Tu peux le mettre en lemme dans ta leçon ce qui simplifierait la suite.

Posté par
stokastik
re : Relation d équivalence 23-04-06 à 10:03

Démonstration :

Soient f et g équivalentes (je fais vite et je ne précise pas au voisinage de quel point)

Donc f=g+o(g), c'est-à-dire f(x)=g(x)+e(x)g(x) avec e(x)->0

Soit u négligeable devant f, c-à-d u(x)=e'(x)f(x) avec e'(x)->0.

On obtient u(x)=(e'(x)+e'(x)e(x))g(x)

Comme e'(x)+e'(x)e(x)->0, ceci montre que u est négligeable devant g.

Posté par
Nico86
re : Relation d équivalence 23-04-06 à 17:48

OK, là je pense avoir tout compris. Merci à tous pour votre aide, c'est super sympa



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