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Niveau Maths sup
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Relation d'équivalence (avec bijection, composées)

Posté par Lagrange (invité) 18-01-07 à 18:52

Bonsoir,

J'ai un exercice à faire pour ce samedi, et j'éprouve quelques difficultés à le résoudre.
Le voici :

Dans E = n , on défini une relation R par :

f R g ( à E , bijective et o f = g o ).

1. Montrer que R est une relation d'équivalence dans E.

2. A-t-on ch R sh (fonctions hyperboliques) ? cos R sin ?

3. Former une CNS sur (p,q) 2 pour que f : x x2  et g : x x2 + px + q soient équivalentes.


En ce qui concerne la 1, je parviens à montrer que R est réflexive et symétrique. Pour la transivité, c'est une autre histoire...

Pour la 2, je ne vois pas quelles fonctions trouver pour remplir les conditions... à moins d'avoir un contre exemple efficace, je ne sais trop.

Pour la 3, je n'ai pas la moindre idée de possible méthode !

Merci d'avance beaucoup de votre aide !

Posté par
kaiser Moderateur
re : Relation d'équivalence (avec bijection, composées) 18-01-07 à 19:02

Bonsoir Lagrange

Pour la 1), je te conseille de réécrire l'égalité imposée sous la forme \Large{f=\varphi^{-1} ogo \varphi}.

Pour la 2) :

Si f et g sont deux fonctions équivalentes, que peut-on dire de f si g est injective ?

Kaiser

Posté par Lagrange (invité)re : Relation d'équivalence (avec bijection, composées) 19-01-07 à 18:38

Bonsoir Kaiser,

Merci d'abord d'avoir répondu.

Si g est injective, alors g o l'est aussi, donc o f donc f est injective. Mais le fait que f soit injective peut-il servir en quoi? Car il me semblait que pour la 2), il fallait trouver un qui remplissait les conditions afin que la relation puisse être validée...
Et comment montrer qu'aucun ne puisse correspondre ? Quelque chose m'échappe dans tout ça.
J'aurais tendance à vouloir dire que pour sh et ch, la relation d'équivalence est possible du fait de leur bijectivité sur , mais que pour cos et sin ce n'est pas le cas. Mais de là à le justifier correctement, j'ai du mal à voir!
(en plus, le temps me manque cruellement, l'échéance approchant dangeureusement)

Merci de votre aide !

PS :

Posté par
kaiser Moderateur
re : Relation d'équivalence (avec bijection, composées) 19-01-07 à 18:46

Bonsoir Lagrange

La fonction ch, bijective sur \Large{\mathbb{R}} ? En es-tu sûr ?

Kaiser

Posté par Lagrange (invité)re : Relation d'équivalence (avec bijection, composées) 19-01-07 à 18:57

Whoooooooups, je revenais justement ici car il me semblait bien avoir écrit une belle ânerie...
Evidemment, ch n'est pas bijective sur mais bien sur + ou -.
Et par là même, elle n'est pas injective... or la relation suppose f injective si g (ici sh) l'est...
Donc on n'a pas ch R sh !
Merci beaucoup Kaiser !

Reste à voir pour le cas de cos et sin.

Posté par Lagrange (invité)re : Relation d'équivalence (avec bijection, composées) 19-01-07 à 19:03

Par exemple, sur [-: + ] sinus est injectif mais pas cosinus, donc il suffirait d'appliquer simplement le même raisonnement que précédement?

Posté par Lagrange (invité)re : Relation d'équivalence (avec bijection, composées) 19-01-07 à 19:04

Je voulais écrire : sur [ ' / 2 ; + /2 ] , désolé pour la mauvaise utilisation des balises...

Posté par
kaiser Moderateur
re : Relation d'équivalence (avec bijection, composées) 19-01-07 à 19:04

Une précision : dans l'énoncé, tu dis que \Large{E=\mathbb{R}^{n}}.
Faute de frappe ou pas ? parce que sur ce coup-là, je n'ai pas compris le définition de E.

Kaiser

Posté par Lagrange (invité)re : Relation d'équivalence (avec bijection, composées) 19-01-07 à 19:19

Non, c'est bien ce qui est écrit, et moi-même je reconnais avoir du mal à saisir pourquoi on définit E ainsi...

Posté par
kaiser Moderateur
re : Relation d'équivalence (avec bijection, composées) 19-01-07 à 19:55

Du coup, moi non plus je ne comprends rien !!
On a des applications qui sont en fait des éléments de \Large{\mathbb{R}^{n}}, donc...

Kaiser

Posté par Lagrange (invité)re : Relation d'équivalence (avec bijection, composées) 19-01-07 à 20:37

Encore merci Kaiser pour le temps que tu passes là-dessus.

Ceci (la constatation faite dans le post précédent) est en effet fort embêtant.
Mais, s'il l'on fait abstraction de cette définition de E, n'y a-t-il donc pas d'autre moyen de s'en sortir ?
Et puis, pour la 3 non plus? N'y a-t-il donc pas une petite astuce pour y parvenir?

Merci pour les réponses.

Posté par
kaiser Moderateur
re : Relation d'équivalence (avec bijection, composées) 19-01-07 à 20:45

En fait, on va supposer (et je pense que c'est le cas) que E est tout simplement l'ensemble des fonctions de \Large{\mathbb{R}} dans \Large{\mathbb{R}}.
Je continue à réfléchir à ton problème.

Kaiser

Posté par
kaiser Moderateur
re : Relation d'équivalence (avec bijection, composées) 19-01-07 à 22:05

J'ai continué à regarder mais je ne parviens pas à résoudre la question et je ne suis pas sûr que ton argument sur l'injectivité marche parce que tu ne considère que des restrictions, alors que dans la question avec ch et sh, on avait affaire à une fonction injective sur \Large{\mathbb{R}}.
Mais bon, je ne laisse pas tomber pour autant !

Kaiser

Posté par
kaiser Moderateur
re : Relation d'équivalence (avec bijection, composées) 19-01-07 à 23:00

Finalement ton idée marche quand même.
Je vais montrer que les fonctions cosinus et sinus ne sont pas équivalentes en raisonnant par l'absurde.

Je suppose qu'une telle application \Large{\varphi} existe.
Ainsi, on a pour tout réel x, \Large{\varphi(\sin(x))=\cos(\varphi(x))}
D'abord, je vais montrer que dans ce cas, on a \Large{\varphi([-1,1])=[-1,1]}

Soit x dans [-1,1], alors x s'écrit \Large{x=\sin(y)} pour un certain réel y.

Alors \Large{\varphi(x)=\varphi(\sin(y)=\cos(\varphi(y))\in [-1,1]}.

D'où \Large{\varphi([-1,1])\subset [-1,1]}

Montrons l'inclusion inverse.
Soit donc x appartenant à [-1,1], alors x s'écrit \Large{x=\sin(y)} pour un certain réel y.

Par ailleurs, \Large{\varphi} étant bijective, elle est surjective et donc y s'écrit \Large{\varphi(t)} pour un certain t.

Ainsi, \Large{x=\sin(\varphi(t))=\varphi(\cos(t))\in \varphi([-1,1])} car cos(t) est dans [-1,1],

d'où \Large{[-1,1]\subset \varphi([-1,1])}

Finalement, on a \Large{\varphi([-1,1])=[-1,1]}

En montrant ceci, on peut enfin utiliser ce que tu proposait.
Pour tout x appartenant à [-1,1], on a :

\Large{\cos(x)=\varphi^{-1}(\sin(\varphi(x)))}

Comme \Large{\varphi} envoie [-1,1] dans [-1,1], que \Large{[-1,1]\subset [-\frac{\pi}{2},\frac{\pi}{2}]} et que la fonction sinus est injective sur cet intervalle, la fonction \Large{x\mapsto \varphi^{-1}(\sin(\varphi(x)))} est injective sur [-1,1]. ceci est absurde car la fonction cosinus n'est pas injective (par exemple cos(1)=cos(-1)).
Ainsi, les fonctions cosinus et sinus ne sont pas équivalentes.

Kaiser

Posté par Lagrange (invité)re : Relation d'équivalence (avec bijection, composées) 19-01-07 à 23:15

C'est très aimable à toi Kaiser de t'attarder sur ce problème !
Et en effet, j'ai des doutes sur ce que j'ai pu écrire sur le cosinus, pour les raisons que tu évoques, mais à défaut de mieux, je ne vois pas quelle autre option considérer.

Posté par Lagrange (invité)re : Relation d'équivalence (avec bijection, composées) 19-01-07 à 23:19

Oups, désolé pour ce dernier post qui n'aurait pas lieu d'être, le temps de m'absenter 1/4 h pendant que je le rédigeais, et tu m'apportais la réponse !
Et cela me semble plutôt très bien trouvé, je t'en remercie vraiment ! J'apprécie sincérement le mal que tu te donnes en consacrant une partie de ton temps à répondre à ce genre de question, c'est très sympa de ta part !

Posté par
kaiser Moderateur
re : Relation d'équivalence (avec bijection, composées) 19-01-07 à 23:21

Je t'en prie !
Par contre, pour l'autre question, je ne vois pas trop !

Kaiser

Posté par Lagrange (invité)re : Relation d'équivalence (avec bijection, composées) 20-01-07 à 14:59

J'ai réussi à finalement obtenir un sursis pour cet exo, donc je souhaiterais savoir si d'autres parmi vous seraient susceptibles de pouvoir m'aider pour la question 3) de l'exercice posté tout en haut du topic ?
Merci d'avance de votre aide.

Posté par Lagrange (invité)re : Relation d'équivalence (avec bijection, composées) 20-01-07 à 18:42

Manifestement, pour la 3), l'injection ne sert à rien...
La surjection aurait-elle alors quelque chose à voir là-dedans?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Relation d'équivalence (avec bijection, composées) 20-01-07 à 20:05

Bonsoir Lagrange

Je pense avoir trouvé et il faut effectivement utiliser, entre autre, la surjectivité d'une telle application \Large{\varphi}.
Essaie d'utiliser la surjectivité de cette application aux points 0 et 1.

Kaiser

Posté par Lagrange (invité)re : Relation d'équivalence (avec bijection, composées) 20-01-07 à 20:31

Bonsoir Kaiser,

On a donc :
f(0)=0      f(1)=1
g(0)=q     g(1)=1 + p + q

Alors :
(0) = g o (0)
(1) = g o (1)

Or, comme est bijective donc surjective, on en déduit que g est surjective en 0 et en 1.
Mais quels que soient p et q, g est toujours surjective... Ce qui a priori (mais je pense bien qu'il y a une raison à ce raisonnement), ne me permet pas de poser de CNS sur p et q.
Pour l'instant, je ne parviens pas à voir où l'on peut en venir avec cela...

Posté par
kaiser Moderateur
re : Relation d'équivalence (avec bijection, composées) 20-01-07 à 20:49

Ce n'était pas vraiment ce à quoi je faisais allusion.
Je disais d'utiliser la surjectivité de \Large{\varphi} aux points 0 et 1, c'est-à-dire qu'il existe des réels a et b tels que \Large{\varphi(a)=0} et \Large{\varphi(b)=1}.

De plus, je te conseille d'utiliser la relation d'équivalence dans l'autre sens, c'est-à-dire de supposer que cette fonction vérifie \Large{\varphi(x)^{2}=\varphi(x^{2}+px+q)}.

Il me semble que c'est plus simple comme ça.

Kaiser

Posté par
Camélia Correcteur
re : Relation d'équivalence (avec bijection, composées) 21-01-07 à 14:56

Bonjour
J'ai une solution pour 3) qui finalement n'utilise aucune des subtilités relatives aux points fixes où aux propriétés de la conjugaison.

Je suppose donc qu'il y a une fonction telle que (désolée kaiser)
(x2)=((x))2+p(x)+q.
Alors (x) et (-x) sont racines du polynôme
X2+pX+q-(x2) d'où il résulte que
(x)+(-x)=-p et (x)(-x)=q-(x2). En faisant x=0 on trouve la relation NECESSAIRE

 \frac{p^2}{4}-\frac{p}{2}-q=0

Pour la réciproque, en supposant cette relation vérifiée, on vérifie que la fonction (x)=x-p/2 convient.
Décevant, non?

Posté par Lagrange (invité)re : Relation d'équivalence (avec bijection, composées) 21-01-07 à 15:26

Ah oui, effectivement, ça en serait presque dommage que ce soit ainsi

En tout cas, bravo et un grand merci à toi Camélia qui m'a permis de conclure cet exercice !

Quant à toi Kaiser, merci beaucoup de m'avoir fait avancer jusque là, tu fus d'une grande aide !

Posté par
kaiser Moderateur
re : Relation d'équivalence (avec bijection, composées) 21-01-07 à 16:02

Salut à tous

Citation :
désolée kaiser


ce n'est rien !
D'ailleurs, je crois que je me suis planté dans mon raisonnement !

Citation :
Quant à toi Kaiser, merci beaucoup de m'avoir fait avancer jusque là, tu fus d'une grande aide !


Mais je t'en prie !

Kaiser



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