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Une équation fonctionnelle.

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
29-11-07 à 18:25

Bonjour ;

Soit \blue\fbox{f\;:\;\mathbb{R}_+^*\to\mathbb{R}_+^*} continue et telle que 2$\blue\fbox{(\forall x>0)\\f\left(\frac{x^2}{f(x)}\right)=x}.

Montrer qu'il existe \red\fbox{a\in\mathbb{R}_+^*} tel que 2$\red\fbox{(\forall x>0)\\f(x)=ax}. (bonne réflexion)

Posté par
cunctator
re : Une équation fonctionnelle. 29-11-07 à 22:43

Bonsoir Elhor
Faut il trouver a ou seulement prouver son existence?
Qu'est qui empêche que a =1?  

Posté par
Ksilver
re : Une équation fonctionnelle. 29-11-07 à 22:45

Non non, ce qu'il faut montrer c'est que les seuls fonction qui vérifie cette équation sont les fonction f(x)=a*x pour a dans R+*

Posté par
disdrometre
re : Une équation fonctionnelle. 29-11-07 à 23:31

Salut Elhor Abdelali

posons g(x)= x²/f(x)

f(g(x))=x  est continue sur R+

=>  si f était bijective, g=f-1 (

pour prouver que f bijective, il faut que je prouve que f est strictement monotone.

remarquons que si x tend vers +oo f(g(x)) tend vers +oo.

or f est continue sur R+, en particulier sur tous intervalles fermés I  de R+, donc f est bornée sur I

donc lim(x-> +oo) g(x)= +oo donc lim(x-> +oo) f(x) = +oo.

Il existe alors un intervalle I de R+ pour lequel f est strictement croissante.

sur cet intervalle f est une bijection entre I et f(I).  

sur le restriction de I, g= f^{-1}

g(x)f(x)= x²

je tourne en rond..

D.

Posté par
disdrometre
re : Une équation fonctionnelle. 29-11-07 à 23:43

dans cet Intervalle I, x élément de I posons y=f(x)

g(y)f(y)=y² (1) =>  xf(f(x))= (f(x))²  

pas sûr, j'ai un doute sur le droit d'écrire car y n'est pas forcément dans I...

D.

Posté par
Ksilver
re : Une équation fonctionnelle. 29-11-07 à 23:59

disdrometre, une methode pour prouver que f est bijective :

tu as f(g(x))=x, donc f est surjective et g injective.


f(g(x)) -> +l'infinit quand x->l'infinit. donc soit g->0 quand x-> l'infinit et f-> l'infinit quand x->0., soit f et g tendent vers l'infinit quand x-> l'infinit.
(par l'absurde, si on nie les deux cas, alors on peut extraire une soit xn->l'infinit telle que g(xn) n'ai ni zéro ni l'infinit comme valeur d'adhérence et alors f(g(xn)) serait borné ce qui est contradictoire...)


par l'absurde supposons que f tendent vers l'infinit quand x-> 0, alors g(x)=x^2/f(x) tend aussi vers 0 quand x-> 0 donc f(g(x)) -> l'infinit quand x->0 contradictoire. donc g(x) et f(x) tendent vers l'infinit quand x-> l'infinit.


enfin en 0, f(g(x)) -> 0 donc par le meme raisonement, et étand donné qu'on sait déja que f(x) tend vers l'infinit en l'infinit, on obtiens que g(x)->0 quand x tend vers 0.

donc g est surjective, donc f est injective et donc bijective !! et g(f(x))=x.


bien sur, il y a peut-etre plus simple...

Posté par
disdrometre
re : Une équation fonctionnelle. 30-11-07 à 00:16

Ksilver, je viens de lire plusieurs fois ta démo, je pense avoir compris une grande partie (il est tard et j'ai un peu l'esprit embrouillé) l'intérêt de cette démo est l'utilisation de 0 et +oo, que je n'avais pas vu ( sutout la limite en 0).

donc f est bijective sur R+  ( bien meilleur que sur I ).

il me reste à résoudre xf(f(x))= (f(x))²  

D.

Posté par
Ksilver
re : Une équation fonctionnelle. 30-11-07 à 00:21

enfait dans ta démo tu oublie surtous 0 quand tu écrit : donc lim(x-> +oo) g(x)= +oo.

il ce pourait aussi que g tendent vers 0 et que f tendent vers l'infinit en 0. ( ton erreur est qu'il faut remplacer R+ par R+µ dans "or f est continue sur R+, en particulier sur tous intervalles fermés I  de R+" ). mais on arrive à s'en sortir en montrant que l'autre cas n'est pas compatible avec le comportement en 0...

pour la suite, comme tu dis, il est trop tard ^^

Posté par
anonyme
re : Une équation fonctionnelle. 30-11-07 à 12:50

je me demande si la relation peut nous mener à quelque chose :
f(x^(n+1)/f(x)^n)=x^n/f(x)^(n-1)

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Une équation fonctionnelle. 01-12-07 à 01:09

Une piste possible :

La fonction \fbox{h\;:\;\mathbb{R}\to\mathbb{R}\\\;\;\;x\to x-\ell n\left(f(e^x)\right)} vérifie une équation fonctionnelle assez remarquable. (sauf erreur)

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Une équation fonctionnelle. 02-12-07 à 00:21

Si je ne me trompe , on doit trouver que pour tout réel x , 2$\fbox{h\left(x+h(x)\right)=h(x)} Une équation fonctionnelle.



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