Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau autre
Partager :

suites de fonctions et convergence(5)

Posté par
robby3
20-04-07 à 13:29

Bonjour à tous, voici encore un exerice,celui la me semble plus difficile que les précédents...

\rm Soit (f_n) une suite de fonctions définie sur \R^+ par f_n(x)=\frac{sin(x)}{x+\frac{1}{n}}
 \\ 
 \\ a)Montrer que (f_n) converge uniformement sur [a,1] avec a>0
 \\ 
 \\ b)Montrer que x\in \R^+ que |f_n(x)|\le 1 puis en deduire de a) que:
 \\ 
 \\ \large{\lim_{n\to +\infty} \Bigint_0^1 f_n(x) dx=\Bigint_0^1 \lim_{n\to +\infty} f_n(x) dx}
 \\ 
 \\ c)Soit (g_n) une suite de fonctions definie par g_n(x)=\frac{1+sin(x)}{x+\frac{1}{n}}
 \\ 
 \\ Donner un equivalent de \Bigint_0^1 g_n(x)dx quand n->+\infty

Donc en faite j'ai cherché la convergence simple et j'ai trouvé \rm f(x)=\frac{sin(x)}{x} si x different de 0 et 0 si x=0

Donc ensuite si fn converge uniformément sur [a,1] c'est vers sin(x)/x
donc ennsuite j'ai ça:

\rm |f_n(x)-f(x)|=f(x)-f_n(x) car f_n-f negatif
 \\ 
 \\ je calcul la dérive de cette fonction:
 \\ 
 \\ je trouve qu'elle est positive donc f-f_n croissante
 \\ d'ou le sup est atteint en 1 et vaut \frac{sin(1)}{n+1}
 \\ 
 \\ ce truc tend vers 0 pour n grand donc CVU sur [a,1]

ensuite b):

|\frac{sin(x)}{x+\frac{1}{n}}|\le |\frac{1}{x+\frac{1}{n}}|\le 1 sauf erreur.
par contre pour le endéduire je vois pas trop, on a montrer la CVU de fn sur [a,1] mais en 0 y'a un soucis! (discontinuité de la limite non,un coup on a 1 et un autre 0 donc je sais pas trop comment continuer...je vois pas non plus à quoi sert la majoration?)

Merci d'avance de votre aide.

Posté par
Rouliane
re : suites de fonctions et convergence(5) 20-04-07 à 13:33

Bonjour,

Attention, sur R+, on n'a pas   \frac{1}{x+\frac{1}{n}} \le 1 en effet, il suffit de voir que ça marche pas en x=0.

Par contre, tu peux majorer le sinus par autre chose que 1.

Posté par
robby3
re : suites de fonctions et convergence(5) 20-04-07 à 13:36

ahh oui exact,si on majore le sin(x) par x ça marche!

Posté par
Rouliane
re : suites de fonctions et convergence(5) 20-04-07 à 13:36

effectivement !

Posté par
robby3
re : suites de fonctions et convergence(5) 20-04-07 à 13:39

par contre pour la suite t'as une idée?

pourquoi cette majoration nous aide t-elle?
Je vois pas du tout!

Posté par
Rouliane
re : suites de fonctions et convergence(5) 20-04-07 à 13:44

je ne suis pas sur du tout, mais vu qu'on a seulement CVU sur  [a,1], on a :

i) les fn intégrables sur [0,1]
ii) (fn) CVU vers f sur [a,1][0,1]
iii) il existe une fonction g définie et intégrable sur [0,1] telle que fn(t)g(t) pour tout x et tout n

DONC par théorème on peut intervertir limite et intégrale.

Seulement on utilise ce théorème généralement sur des intervalles non bornées, mais je vois que ça qui utilise la majoration ( mais je ne sais pas si c'est juste ce que j'ai fait )

Posté par
robby3
re : suites de fonctions et convergence(5) 20-04-07 à 13:49

humm pourquoi les fn sont intégrables sur [0,1]?
il faut que fn soit continue en 0 de maniere indépendante des n non?

je comprend pas la suite, tu  définie une autre fonction gn(t) tel que fn(t)<=gn(t) ...?? je vois pas qu'est -ce qu'on en fait de ce truc la?

Posté par
robby3
re : suites de fonctions et convergence(5) 20-04-07 à 13:51

tu répondrais pas à la c) plutot?

Posté par
Rouliane
re : suites de fonctions et convergence(5) 20-04-07 à 13:51

les fn sont continues sur [0,1] donc intégrables, non ?

sinon, j'utilise un théorème ( que j'énonce plus ou moins dans mon message de 13:44 ) mais si tu l'as pas vu oublie.

Posté par
robby3
re : suites de fonctions et convergence(5) 20-04-07 à 13:53

et bien: pour tout n je crois pas pour n grand on fn->1 pour x->0

et fn(0)=0.

(ok bon j'oublie )

Posté par
Rouliane
re : suites de fonctions et convergence(5) 20-04-07 à 13:56

tu l'as pas ce théorème là dans ton cours où on domine les fn pas une fonction g indépendant de n et intégrable sur I ?

Posté par
robby3
re : suites de fonctions et convergence(5) 20-04-07 à 14:02

euhh non aprés vérification je ne l'ai pas.
Comment s'énonce t-il?
peut etre on peut s'en sortir

Posté par
Rouliane
re : suites de fonctions et convergence(5) 20-04-07 à 14:17

en gros c'est un théorème pour montrer l'interversion limite-intégrale sur un intervalle non bornée ]a,b[ ( a et b pouvant etre infini )

il faut

i) CVU sur tout compact inclus dans ]a,b[
ii) fn intégrables
iii) existence d'une fonction g indépendante de n et intégrable sur ]a,b[ telle que fn(t) < g(t)

alors on peut intervertir.


à noter que le théorème que je connaissais n'utilise pas là CVU mais uniquement CVS des fn, fn intégrable et domination par une fonction g.
Je capte pas pourquoi ici on a besoin de la CVU mais bon.

Posté par
robby3
re : suites de fonctions et convergence(5) 20-04-07 à 14:21

c'est bizarre ça me dit quelque chose mais je l'ai pas dans mon cours!

mais je réitère ma question ceci c'est pour la question c)?

on a bien fn(t)<gn(t)...quoique qu'aprés on devrait s'en sortir avec la question b)...

mais pour la b) je vois pas du tout à quoi ça nous sert!

Posté par
Rouliane
re : suites de fonctions et convergence(5) 20-04-07 à 14:25

c'est bien pour la question b)

on a montré fn(t) < 1 on a donc bien l'hypothèse du théorème, avec g(t)=1 !
et la question a) nous assure la CVU sur tout compact

mais je le répète, c'est à prendre avec des pincettes ce que je dis.

étrange en tout cas que tu n'ai pas vu ce type de théorème, comment fais-tu poiur intervertir limite et intégrale sur des intervalles type [0,+oo[ ?

Posté par
robby3
re : suites de fonctions et convergence(5) 20-04-07 à 14:33

on fait avec la convergence unniforme c'est tout...
s'il n'y a pas convergence uniforme et bien on essaye de s'arranger en calculant l'intégrale...ou la limite selon la facilité...

Posté par
Rouliane
re : suites de fonctions et convergence(5) 20-04-07 à 14:40

ok donc tu le verras après

Posté par
robby3
re : suites de fonctions et convergence(5) 20-04-07 à 14:43

donc je reprend ton raisonnement:

\rm il existe une fonction g_n(t)=1 sur [0,1] telle que:
 \\ 
 \\ f_n(t)\le g_n(t)=1 \forall t \in \R^+

et la on peut interverti limite et intégrale mais on peut pas avoir égalité avec ce truc?
en fait je comprend pas comment on va se servir de cette remarque pour montrer une égalité entre interversion de symboles.

Posté par
Rouliane
re : suites de fonctions et convergence(5) 20-04-07 à 14:44

si on a égalité

Posté par
Rouliane
re : suites de fonctions et convergence(5) 20-04-07 à 14:45

je vais pas redemontrer le théorème vu que je me rappelle plus de la démo, mais on a bien égalité.

Posté par
robby3
re : suites de fonctions et convergence(5) 20-04-07 à 14:51

ok bon d'accord,on va dire que c'est bon

la question c) c'est dans le meme esprit non?
si oui, je pense que je vais faire u autre exercice...

Posté par
otto
re : suites de fonctions et convergence(5) 20-04-07 à 16:52

La convergence uniforme sur tout compact ne permet pas d'intervertir limites et intégrales.

Ici c'est tout simplement le théorème de convervence dominée.

Posté par
robby3
re : suites de fonctions et convergence(5) 20-04-07 à 17:04

merci otto je viens de voir ça dans mon cours...on l'a jamais utiliser en TD?!
surprenant!
Merci de m'y avoir fait pensé!

Posté par
otto
re : suites de fonctions et convergence(5) 20-04-07 à 18:24

Tu ne l'as peut être jamais utilisé en TD (ce qui est bizarre), mais retiens le parce que si tu dois n'en retenir qu'un seul, c'est bien lui !

Il y'a 4 résultats classiques d'intervertion limite/intégrales:

1-Convergence uniforme sur un espace borné (plus généralement de mesure fini, ce qui peut arriver même si l'espace est non borné)

2-Théorème de la convergence monotone :
si tu as f_n+1 (x) > f_n (x) > 0 pour tout x, et que tes f_n sont mesurables, alors la limite des intégrale existe et vaut l'intégrale de la limite (même si ca diverge).

3-Lemme de Fatou :

f_n >0 et mesurables pour tout n

alors intégrale de la lim inf < lim inf des intégrales

4- Théorème de la convergence dominée:

Si les f_n sont mesurables et s'il existe g dans L1 qui majore |f_n| pour tout n, alors

i- la limite p.p. f des f_n (sous reserve d'existence) est intégrable
ii- on peut permuter les intégrales.

J'ai mis les théorèmes dans leur ordre d'importance, mais il ne faut pas oublier que ce ne sont pas des caractérisations, et qu'il existe bien évidemment des contres exemples à leurs réciproques dans chaque cas.

a+

Posté par
robby3
re : suites de fonctions et convergence(5) 20-04-07 à 18:27

excuse moi otto ça signifie quoi etre mesurable?

Posté par
otto
re : suites de fonctions et convergence(5) 20-04-07 à 18:36

Mesurable signifie que tu peux prendre son intégrale en quelque sorte.

Si tu ne sais pas ce que c'est, alors oublie ce terme et ne te pose pas de questions.
Cependant, ca signifie aussi que tu n'as pas vu la théorie de la mesure, et donc que tu peux retrouver ces théorèmes dans ton cours, avec des hypothèses peut être plus restrictives.

Posté par
robby3
re : suites de fonctions et convergence(5) 20-04-07 à 18:39

et bien j'ai la 1) la 2) et la 4) pas énoncé pareil mais ressemblant fortement.
Merci à toi Otto,ce sont des theoremes trés utiles en plus,et comme ça ben quand j'aurais une interversion de symbole je penserais à toi



Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Inscription gratuite

Fiches en rapport

parmi 1675 fiches de maths

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !