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suite de fonctions et convergence

Posté par
robby3
19-04-07 à 18:50

Bonjour à tous, me revoila avec mes suite de fonctions qui converge...
aujourd'hui voici l'exercice qui me pose probleme:

\rm Soit une suite de fonctions (f_n) definie sur \R par f_n(x)=arctan(nx).
 \\ 
 \\ 
 \\ 
 \\ a)La suite de fonctions (f_n) converge t-ell uniformement sur \R?
 \\ 
 \\ b)sur ]0,+\infty[?
 \\ c)sur [a,+\infty[,a>0?

donc voila ce que j'ai pensé...
au début je cherche d'abord la convergence simple de fn...
donc je vois que fn converge simplement vers f(x)=\frac{\pi}{2}

ainsi,si fn converge uniformement sur R c'est vers \frac{\pi}{2}

ensuite,je regarde le sup sur R de fn(x),alors en faite,je crois sauf erreur que:
Sup_{x\in \R} |arctan(nx)|=\frac{\pi}{2}
donc il y a convergence uniforme sur R.

mais je ne suis pas trop sur...en fait aprés j'ai pensé à la méthode de Perroquet,je me suis posé la question de savoir si:
\rm Sup_{x\in \R} |arctan(nx)-\frac{\pi}{2}| etait borne... et vu que arctan est définie sur R,ça a semet un certain trouble...
Merci d'avance de votre aide.

Posté par
frenicle
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 18:56

Bonjour,

fn ne converge pas simplement vers pi/2 sur R...

Cordialement
Frenicle

Posté par
H_aldnoer
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 18:59

En fait ca depend pas du signe de x ?
car si x>0 alors nx tend vers + l'infini et cela converge vers pi/2
mais si x<0 alors nx tend vers - l'infini et cela converge vers -pi/2

Posté par
robby3
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:01

ah bon?! bah au temps pour moi alors...mais si n tend vers +oo et x dans R fixé, ça tend pas vers pi/2?

sinon bah je vois pas!

Posté par
robby3
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:01

ah oué exact,le signe de x!

Posté par
robby3
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:02

donc en faite si fn converge uniformément sur R c'est vers f(x)=pi/2 si x>0 et -pi/2 si x<0

??

Posté par
H_aldnoer
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:05

Oui je pense que fn converge simplement vers f définie par pi/2 pour x>0 et -pi/2 pour x<0 et 0 pour x=0

Posté par
robby3
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:06

ok d'accord, alors pour la convergence uniforme on regarde le sup de fn sur R c'est bien ça?

Posté par
H_aldnoer
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:07

je pense après fn ne peut converger uniformément car la limite simple est discontinue en 0, no ?

Posté par
robby3
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:12

oui pas faux enfin je pense que c'est pas faux, cela nous amene donc directement à la derniere question...?!
sur [a,+oo[ avec a>0
le sup sur cet intervalle est pi/2 (sauf encore une erreur) et donc il n'y a pas convergence uniforme.
Non?

Posté par
H_aldnoer
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:15

Il faut calculer le sup de fn-f no ?

Posté par
robby3
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:15

oui en fait faudrait le majorer par un  truc qui tend vers 0 pour montrer que ça converge...

Posté par
perroquet
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:18

f_n(x)- pi/2=  arctan(nx)-pi/2
Le sup de  |f_n(x)- pi/2| est atteint pour x=a ... et vaut pi/2 -arctan(na)

Posté par
H_aldnoer
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:19

faut majorer ce truc la : |artan(nx)-pi/2| ?
mais la fonction arctan(nx) est croissante sur [a,+oo[ no ?

Posté par
robby3
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:20

et pi/2-arctan(na) tend vers 0 quand n->+oo
non?
donc y'a convergence unniforme sur cet intervalle?

Posté par
H_aldnoer
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:21

alors pourquoi ce sup est il atteint en x=a ?
(perroquet, ce qui a était dit précedement est-il juste ?)

Posté par
perroquet
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:24

Ce qui a été dit précédemment est juste.
Pour trouver la borne supérieure de |f_n- pi/2|=pi/2 - f_n, on étudie cette fonction. Sa dérivée est négative, donc la fonction pi/2-f_n est décroissante sur [a,+l'infini[ ...

Posté par
H_aldnoer
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:26

Je comprend pour l'étude de fonction.
Mais je n'arrive pas à voir d'ou vient cette égalité : |f_n- pi/2|=pi/2 - f_n

Posté par
robby3
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:28

sur [a,+oo[, f_n est positive non?
et |fn-pi/2|=|pi/2-f_n|...
??

Posté par
H_aldnoer
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:29

Oui mais dans le message de perroquet, il semble qu'il n'y ait plus de valeurs absolues dans le pi/2-fn c'est ce que je comprend pas.
(au faite vous avez finis votre français ??)

Posté par
robby3
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:30

enfin non c'est pas ce que je voulais dire...fn(a)...plutot??

(euh oué le montage ok, il faut imprimer les feuille cé tout...on fera ça lundi!)

maintenant c'est révision analyse!

Posté par
perroquet
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:32

f_n-pi/2 est négative sur [a,+l'infini[. Donc sa valeur absolue est égale à pi/2-f_n

Posté par
H_aldnoer
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:33

ok!
Bein en faite je sais pas!

Je pense qu'il faut faire l'étude de la fonction x->artan(nx)-pi/2 , no?

Posté par
robby3
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:34

ahh d'accord,çayé je viens de comprendre!

Posté par
H_aldnoer
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:35

Je trouve une dérivée positive ?
\frac{n}{(nx)^2+1} me trompe-je ????

Posté par
robby3
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:36

je sais pas j'ai la meme!

Posté par
H_aldnoer
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:38

Mais donc c'est positive et cette fonction est croissante!

Posté par
perroquet
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:38

f_n- pi/2 a une dérivée positive, donc  pi/2-f_n a une dérivée négative

Posté par
robby3
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:39

lol bah oui, je suis pommé la,je fais les trucs au brouillon je trouve l'oposé de ce qu'a dis Perroquet!

Posté par
H_aldnoer
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:39

Waouh!
J'ai saisi now, merci beaucoup perroquet.
Dis robby poste un autre exos stp !!

Posté par
robby3
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:40

non mais c'est fini la?
y'a bien convergence uniforme?!

Posté par
H_aldnoer
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:44

En faite on a faite l'étude de la fonction f(x)=\frac{\pi}{2}-arctan(nx), de dérivée f'(x)=-\frac{n}{(nx)^2+1}\le 0.
On fait le tableau de variations sur [a,+oo[ et on voit que le sup est atteint en a :
sup |\frac{\pi}{2}-arctan(nx)|=sup |arctan(nx)-\frac{\pi}{2}|=|arctan(na)-\frac{\pi}{2}|
Donc ca converge uniformément!

Posté par
perroquet
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:48

Il n'y a pas convergence uniforme sur R. Il y a convergence uniforme sur [a,+l'infini[, avec a>0.

je pensais que tu l'avais écrit à 19h20, je n'ai pas vu que c'était une question.
Pour la non-convergence uniforme, h_aldnoer l'avait établie à 19h07

Posté par
robby3
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:48

Citation :
Donc ca converge uniformément!


oui parce que \rm |arctan(na)-\frac{\pi}{2}|->0 quand n tend vers l'infini!
ok!

Merci Perroquet de ton aide!!
A bientot sur l'ile.

Posté par
perroquet
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 19:50

A bientôt

Posté par
H_aldnoer
re : suite de fonctions et convergence 19-04-07 à 20:38

Merci perroquet!



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