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Niveau école ingénieur
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Surjective/injective

Posté par
marko
26-09-12 à 21:42

f est définie de R dans R

f(x) = 2x/(1+x²)

Il faut dire si f est injective, surjective.

Je connais les définitions mais je ne vois pas comment je peux les appliquer.


Merci de votre aide

Posté par
athrun
re : Surjective/injective 26-09-12 à 21:49

Étudies la fonction, tu verras par exemple que f() donc elle n'est pas surjective. De même tu verras si elle est injective ou non.

Posté par
marko
re : Surjective/injective 26-09-12 à 21:54

je l'ai étudié je trouve que son ensemble image  est compris entre -1 et 1.
Puis-je dire qu'elle est surjective ?
Comment montrer qu'elle n'est pas injective /qu'elle est injective ?

Posté par
athrun
re : Surjective/injective 26-09-12 à 22:03

Étudies sa croissance (d'ailleurs tu peux te restreindre à [0,+[ pour l'étude étant donné que f est impaire). Tu verras que f croit puis décroit, donc elle va prendre la même valeurs en deux points différents, elle n'est donc pas injective sur R.

Après quand on parle de surjectivité/injectivité il faut préciser les ensembles.

Comme f(\mathbb{R})=[-1,1],\ f:\mathbb{R}\rightarrow\mathbb{R} n'est pas surjective, par contre f:\mathbb{R}\rightarrow f(\mathbb{R})=[-1,1]   l'est.

C'est pareil pour l'injectivité : f(\mathbb{R})\rightarrow\mathbb{R} n'est pas injective mais en se restreignant à un bon intervalle de départ, par exemple [1,+\infty[f y est strictement décroissante, f:[1,+\infty[\rightarrow\mathbb{R} est injective.

Posté par
marko
re : Surjective/injective 26-09-12 à 22:13

J'ai bien compris pour dire qu'elle n'est pas injective ( = au plus un antecedent) mais pour montrer qu'elle n'est pas surjective je fais comment ?
On a f:R --> R  
J'ai également montrer que f(R) = [-1;1]

J'ai pas bien compris ta phrase : " Comme f(R) = [-1;1], f:R-->R..." Comment tu sais qu'elle n'est pas surjective sur cet ensemble ?

Merci pour ton aide

Posté par
athrun
re : Surjective/injective 26-09-12 à 22:15

f:A->B est surjective ssi tout élément de B à un antécédent par f dans A.

f:R->R n'est pas surjective par exemple car 2 n'a pas d'antécédent par f !

Par contre f:R->[-1,1] est surjective car tout réel de [-1,1] est "atteint" par f c'est-à-dire qu'il a un antécédent par f.

C'est plus clair ?

Posté par
marko
re : Surjective/injective 26-09-12 à 22:21

Oui c'est plus clair mais comment ta réussi à dire que 2 n'a pas d'antécédent par f ?
De plus, comment tu peux affirmer que tout réel de [-1;1] admet un antécédent par fois ? ( on peut pas tous les essayer.)

Posté par
athrun
re : Surjective/injective 26-09-12 à 22:27

eh bien f(R)=[-1,1] ça veut dire que l'image par f de R est [-1,1] donc tout réel de [-1,1] a un antécédent par f, regarde le graphe de f pour t'en convaincre (étudier les variations de f permettent d'avoir le graphe)

Surjective/injective

Posté par
athrun
re : Surjective/injective 26-09-12 à 22:28

par exemple f est croissante sur [0,1], f(0)=0 et f(1)=1 donc f([0,1])=[0,1] par le théorème des valeurs intermédiaires (puisque f est continue)

Posté par
marko
re : Surjective/injective 26-09-12 à 22:29

Oui tu m'as convaincu merci. Donc la fonction f est surjective c'est bien ça ?

Posté par
athrun
re : Surjective/injective 26-09-12 à 22:35

f:R->R n'est pas surjective mais f:R->[-1,1] est surjective.

Lorsqu'on parle d'une fonction f sans rien préciser, il est sous-entendu que c'est f:R->R dont il est question donc on peut effectivement dire que f n'est pas surjective.

Posté par
marko
re : Surjective/injective 26-09-12 à 22:39

D'accord merci.
Cette fonction f:[-1;1] -> [-1;1] est bijective. Comment je peux le montrer ?

Posté par
olive_68
re : Surjective/injective 26-09-12 à 22:39

Salut,

D'une pierre, deux coup :

Citation :
Soit y\in \mathbb{R} (dans l'ensemble d'arrivé de f).

On a y=\frac{2x}{1+x^2}  si et seulement si  yx^2-2x+y=0.

Alors \Delta_y=4(1-y^2) donc

     # Si |y|>1, le polynôme n'a pas de racine réelle, donc y n'a pas d'antécédant et donc f n'est pas surjective.
  
     # Si |y|<1, le polynôme à deux racines donc y a deux antécédents et donc f n'est pas injective.


Ou alors, pour la surjectivité seule : Comme (|x|-1)^2\ge 0,  |f(x)|\le 1.

Posté par
athrun
re : Surjective/injective 26-09-12 à 22:42

Voilà une solution plus élégante

coucou olive ça faisait très longtemps que je t'avais pas vu ^^

Posté par
olive_68
re : Surjective/injective 26-09-12 à 22:51

J'aime beaucoup l'expression \frac{2x}{1+x^2} car elle a pleins de raccourcis dans le genre.. (par exemple si tu poses x=\tan(\frac{\theta}{2}) ..)

Salut athrun, c'est d'ailleurs pour ça que je suis venu sur le topic, tu en ais où ? Ca se passe bien ?

Posté par
olive_68
re : Surjective/injective 26-09-12 à 22:52

es*

Posté par
marko
re : Surjective/injective 26-09-12 à 22:53

La classe ta méthode !

Avec cette méthode, je peux donc dire que sur [-1;1] f est surjective et injective, elle est donc bijective ?

Merci pour ton astuce.

Posté par
athrun
re : Surjective/injective 26-09-12 à 22:59

f:[-1,1]->[-1,1] est bien bijective oui (f:[1,+oo[->]0,1] est aussi bijective)

je suis à Centrale Paris après avoir fait MP, et toi tu fais quoi maintenant ? j'ai cru voir que tu avais fait PCSI après MPSI

Posté par
olive_68
re : Surjective/injective 26-09-12 à 23:07

Non. C'est pas bon.
Tout ce que tu peux dire c'est que f:\mathbb{R}\to[-1,1] est surjective. (Tu es toujours dans le cas |y|<1 de mon premier poste)
Il faut encore faire une réstriction de l'ensemble de départ pour avoir une bijection.
En fait, f:[-1,1]\to[-1,1] est bijective.
En effet, si |y|\le 1, les racines sont x_{1,2}=\frac{1 (+\, ou \, -) \sqrt{1-y^2}}{y} tu remarques que en valeur absolue il y en a toujours une plus grande que 1 et une plus petite.

Mais je te laisse continuer avec athrun, ce que tu étais entrain de faire car il c'est la méthode de base qu'il faut savoir absoluement faire.

Désolé d'avoir dérangé ton travail athrun

Posté par
olive_68
re : Surjective/injective 26-09-12 à 23:08

Oh bg ! Bravo !!! Moi je suis sur CCP dans une école moyenne à Paris également, j'ai passé une partie de mes oraux chez toi d'ailleurs.

Posté par
athrun
re : Surjective/injective 26-09-12 à 23:08

Pas de soucis olive c'est intéressant ta méthode

Posté par
athrun
re : Surjective/injective 26-09-12 à 23:12

Merci c'est quelle CCP exactement ?

Posté par
olive_68
re : Surjective/injective 26-09-12 à 23:14

Supmeca, j'étais très proche d'avoir une INP (qui sont pas mal sur CCP) mais non ..
En tout cas, je suis très content pour toi. Grande classe serieux !

Posté par
marko
re : Surjective/injective 26-09-12 à 23:26

olive_68  J'ai compris jusqu'à que x1,2 = 1 + ou - racine de (1-y²)/y.

A partir de là comment je peux déduire qu'elle est bijective ?

Merci

Posté par
olive_68
re : Surjective/injective 26-09-12 à 23:31

Tu sais que quelque soit la valeur de y, la racine avec un moins est toujours comprise entre [-1,1] et que la racine avec plus est dans le complément.
Donc dans [-1,1] il existe un unique racine, et donc bijectivité de f.

Posté par
veleda
re : Surjective/injective 26-09-12 à 23:31

bonsoir
simplement
pour dire qu'on peut remarquer que pour tout x non nul f(\frac{1}{x})=f(x) donc f est non injective
et
pour dire bonsoir à Olive (j'ai failli arriver avant toi sur le topic des racines en cotan)

Posté par
olive_68
re : Surjective/injective 26-09-12 à 23:37

Bonsoir veleda

La classe, je me souvenais plus de cette invariance.
Je l'avais dit, elle est agréable cette fonction.

Aha, c'était une partie de questions d'un sujet CCP ou E3A que j'avais eus en DM et je l'avais eus en colle en sup, du coup j'ai encore tout en tête ^^

Posté par
marko
re : Surjective/injective 26-09-12 à 23:38

D'accord merci pour ta réponse, j'ai compris maintenant.



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