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un ti peu de topo

Posté par
robby3
20-03-07 à 17:22

Bonjour à tous,j'aurais besoin d'un coup de main pour faire mon exercice que voici:

Soient E et F deux espaces normés et f:E->F.Montrer que si f est bornée dans la boule unité de E et si f(x+y)=f(x)+f(y) alors f est linéaire continue.

En fait pour la continuité c'est ok puisque ça provient du theorme qui dit que dans un espace normé f continue<=> f continue en 0<=> f lipschitzienne<=> f bornée sur la boule unité...?!

Il me reste  en fait à montrer que f est linéaire cad plus particulierement f(ax)=af(x).
Je sais que c'est déja vrai pour a dans Q...si ça peut aider à faire la suite??

Merci d'avance de votre aide.

(ps:je reviens dans un petit moment)

Posté par
Cauchy
re : un ti peu de topo 20-03-07 à 17:27

Bonjour,

si c'est vrai pour a dans Q,et que tu as la continuité passé à R devrait pas trop poser de problème par densité de Q dans R en considérant des suites.

Posté par
robby3
re : un ti peu de topo 20-03-07 à 17:29

non Cauchy sauf erreur parce que pour que je montre qu'elle est continue faut que je montre qu'elle est linéaire pour pouvoir appliquer mes équivalences que j'ai énoncé précedemment...sauf erreur

Posté par
Cauchy
re : un ti peu de topo 20-03-07 à 17:37

Ah ok j'avais pas capté.

Posté par
robby3
re : un ti peu de topo 20-03-07 à 17:48

lol me revoila,donc en fait je sais pas trop comment poursuivre mon idée,je sais que f(ax)=af(x) pour a dans Q,le probleme est qu'il faut que je montre ceci pour a  quelconque...

Posté par
Cauchy
re : un ti peu de topo 20-03-07 à 18:16

Je pense qu'il faut quand même montrer la continuité avant et conclure comme je l'ai dit au-dessus.

On peut essayer de calquer la démo de bornée implique lipschitzienne.

Sauf qu'on sait pas si ||x|| est rationnel,donc on dit que pour tout x,il existe un rationnel r tel que r/2<||x||<r<1.

|f(x)|=| f(rx/r)|=rf(x/r)|<=2||x||f(x/r).

Reste à voir que f(x/r) reste bornée mais c'est pour ca qu'on sait arrangé vu que ||x/r||<1 donc f(x/r)<=M ou M est le majorant sur la boule unité.

Posté par
robby3
re : un ti peu de topo 20-03-07 à 18:24

je comprend ce que tu fais Cauchy...est ce que si on aune application quelconque f bornée sur la boule unité d'un espace normé elle est lipschitzienne?

Posté par
Cauchy
re : un ti peu de topo 20-03-07 à 18:29

Non j'utilise ici la linéarité sur les rationnels,en fait quand on prouve bornée implique lipschitzienne on travaille directement avec ||x|| mais ici on ne sait pas si ||x|| est rationnel donc on contourne le problème en l'encadrant par des rationnels.

Posté par
robby3
re : un ti peu de topo 20-03-07 à 18:32

hummm moué...et donc la on ajuste montré que f est bornée sur la boule unité....?

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : un ti peu de topo. 20-03-07 à 18:32

Bonjour robby3 et Cauchy ;
Je suppose que E et F sont des evn réels ?

Posté par
robby3
re : un ti peu de topo. 20-03-07 à 18:35

Bonjour elhor,non ce n'est pas précisé dans l'exercice,ce sont justes deux espaces normés...

Posté par
Cauchy
re : un ti peu de topo 20-03-07 à 18:37

Non robby j'ai montré que c'était lipchitzien donc continue.

Je reprend,soit x dans E.

Alors par densité de Q dans R il existe un rationnel r tel que:

3$\frac{r}{2} < ||x|| < r.

Donc 3$||f(x)|| =||rf(\frac{x}{r})||=|r| ||f(\frac{x}{r}||

Or 3$|r|=r < 2||x|| et:

3$|f(\frac{x}{r})| \leq M ou M est le majorant de f sur la boule unité.

Donc 3$||f(x)|| < 2M ||x||

Posté par
robby3
re : un ti peu de topo 20-03-07 à 18:43

euhh ok mais pour ecrire la deuxieme ligne avec le f(x) tu n'utilises pas le fait que f est linéaire?(ce que l'on ne sait pas encore.)

Posté par
Cauchy
re : un ti peu de topo 20-03-07 à 18:45

Oui mais je l'utilise avec un rationnel ce que tu as montré.

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : un ti peu de topo. 20-03-07 à 18:46

Il me semble qu'en considérant \mathbb{C} comme \mathbb{C}-espace vectoriel normé avec \fbox{\forall z\in\mathbb{C}\\||z||=|z|=\sqrt{z\bar{z}}} , l'application 2$\fbox{\mathbb{C}\to\mathbb{C}\\z\to\bar{z}} vérifie bien les hypothèses mais n'est pas linéaire (sauf erreur)

Posté par
Cauchy
re : un ti peu de topo 20-03-07 à 18:47

Salut elhor,

Je penche pour un R-ev ici.

Posté par
robby3
re : un ti peu de topo 20-03-07 à 18:52

ahh non ok d'accord!! Autant pour moi,je viens de saisir la,désolé.

oui Cauchy!!Tu as donc montré bornée=>lipschitzien=>continue et aprés je m'en sort avec les theoremes que j'ai dit avant pour la linéarité(en supposant que ce soient des R ev...)?


Elhor > euhh bah en fait c'est vraiment pas dit dans l'énoncé mais alors vraiment pas...j'en parlerais demain à mon prof de TD,ça fera un jolie contre-exemple.

Posté par
Cauchy
re : un ti peu de topo 20-03-07 à 18:55

Oui on a continue car lipsichitzien(point besoin de théoreme) et on se sert de cette continuité pour passer de Q à R dans f(ax)=af(x).

Posté par
robby3
re : un ti peu de topo 20-03-07 à 19:02

ahh ouais ok non mais aprés tu veux dire on passe à R pour montrer la continuité sur les evn....??
Avec le truc la: tout réel est limite d'une suite de rationnel,f étant continue,on obtiens aisément la continuité sur R...mais je vois pas,enfin aprés pour la linéarité ok puisqu'on aura la continuité mais mon soucis ce sont E et F les espaces normés (supposés de R...)

Posté par
Cauchy
re : un ti peu de topo 20-03-07 à 19:05

Non la continuité on l'a déja on s'en sert pour montrer f(ax)=af(x) pour tout a réel.

f(lim anx)=lim anf(x)=af(x)=f(ax).

Je vais manger

Posté par
robby3
re : un ti peu de topo 20-03-07 à 19:09

oui oui je vois aprés c'est bon,je déroule je sais faire...mais humm je sais pas c'est bizarre cette démonstration...je vais la noter et je la suggererais demain en TD,on verra bien si le prof me regarde et rigole(comme quand je dis des trucs affreux) c'est que c'est pas ça,s'il me dit un grand OUI!! c'est gagner!

Merci àtoi pour ton aide et bon appétit.
Merci aussi à Elhor pour le joli contre exemple de l'exercice(ça va en jeter!!)
Merci a tout les deux et à bientot

Posté par
robby3
re : un ti peu de topo 20-03-07 à 19:49

euhh excuse moi Elhor mais peut tu me dire pourquoi la fonction que tu as défini est bornée sur la boule unité...je comprend moyennement cette notion.
Merci d'avance.

Posté par
robby3
re : un ti peu de topo 20-03-07 à 19:50

serait-ce parce que la fonction est toujours comprise entre [0,1] sur la boule unité??

Posté par
Cauchy
re : un ti peu de topo 20-03-07 à 19:52

Elle est bornée sur la boule unité car quand |z|<1,|zbarre|<1.

Comment ca il a pas intéret à te rire au nez sur ma démo

Qu'est ce qui te gêne dans la démo?

Posté par
robby3
re : un ti peu de topo 20-03-07 à 20:00

je sais pas,mais en fait j'aurais jamais pensé à utiliser le fait que x dans E soit compris entre deux rationnels...et pourtant tout par de la,aprés on déroule normalement...

Posté par
Cauchy
re : un ti peu de topo 20-03-07 à 20:02

On a pas d'autres info aussi donc on est obligé de feinter comme ca,enfin obligé je m'avancerai pas il y a peut etre un autre moyen comme souvent c'est ca qui fait la beauté des maths

Posté par
robby3
re : un ti peu de topo 20-03-07 à 20:05

c'est vrai Cauchy!!
Merci en tout cas pour ton aide et bonne soirée,si jamais notre prof nous file une autre démo je la posterais...

Posté par
Cauchy
re : un ti peu de topo 20-03-07 à 20:08

J'espère bien,bonne soirée

Posté par
robby3
re : un ti peu de topo 21-03-07 à 18:03

bon bah voila,juste pour dire à Cauchy que notre prof n'a pas corrigé l'exo...il a préféré en faire un autre,mais je lui ai parlais de la démo et du contre exemple,les deux sont exactement justes...mais il m'a dit qu'il y avait une autre solution pour démontrer cela...Quand on l'aura fait,je le posterais.

Posté par
Cauchy
re : un ti peu de topo 21-03-07 à 19:56

Ok merci



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