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Zéros "isolés"

Posté par
jamo Moderateur
11-08-07 à 17:45

Bonjour,

une petite question de vocabulaire :

J'ai une fonction f définie sur R, qui s'annule une infinité de fois (un truc du genre une somme de 2 fonctions trigo)

On me demande de vérifier que les zéros sont "isolés". Et dans cette question, il est demandé de montrer que la fonction et ses dérivées successives ne s'annulent pas simultanément.

Des zéros "isolés", c'est quoi ??

Posté par
Camélia Correcteur
re : Zéros "isolés" 11-08-07 à 17:49

Bonjour jamo

Un zéro a est isolé s'il existe un intervalle ouvert autour de a où f ne s'annule pas.

Le contrexemple type: 0 n'est pas un zéro isolé pour f(x)=xsin(1/x)

Posté par
jamo Moderateur
re : Zéros "isolés" 11-08-07 à 17:54

Bonjour Camelia, merci pour la réponse.

mais pour une fonction du genre : f(x) = cos(ax) + cos(bx), les zéros sont forcement isolés ?

Pour qu'ils ne le soient pas, il faudrait que la fonction soit égale à 0 sur un intervalle de largeur non-nulle, non ?

Posté par
Camélia Correcteur
re : Zéros "isolés" 11-08-07 à 17:59

C'est vrai pour cette fonction. La meilleure manière de le démontrer est d'utiliser les fonctions holomorphes. Par ailleurs un zéro peut ne pas être isolé sans que la fonction soit nulle sur un intervalle autour, comme mon exemple le montre.

Posté par
jamo Moderateur
re : Zéros "isolés" 11-08-07 à 18:03

Ok.

En fait, c'était le mot "isolé" qui m'embetait, je ne me souvenais pas de l'avoir déjà vu ...

Maintenant, je vais peut-etre pouvoir comprendre la correction de la question !

Posté par
Camélia Correcteur
re : Zéros "isolés" 11-08-07 à 18:05

En fait c'est général. Un point d'une partie est "isolé" s'il existe un ouvert contenant ce point et aucun autre point de la partie. Les entiers sont isolés dans R, mais pas les rationnels.

Posté par
jamo Moderateur
re : Zéros "isolés" 11-08-07 à 18:10

Ok, merci.

La question vient d'un sujet de Capes. C'est une des questions "tordue" et "isolée" comme il y en a toujours dans ce genre de sujets ...

Posté par
Camélia Correcteur
re : Zéros "isolés" 11-08-07 à 18:12

Posté par
jamo Moderateur
re : Zéros "isolés" 11-08-07 à 18:14

Le plus délicat dans ces concours, c'est de détécter ces questions parfois infaisables par le commun des mortels pour ne pas perdre du temps !

Posté par
otto
re : Zéros "isolés" 11-08-07 à 18:21

Oui, en même temps c'est pas du tout tordu et c'est même super classique.

Ta fonction est développables en série entières sur tout compact de R, donc ne peut pas avoir des 0 non isolés (sinon elle serait identiquement nulle).

Posté par
jamo Moderateur
re : Zéros "isolés" 11-08-07 à 18:24

Oui, c'est super-classique quand on connait, c'est comme tout ...

Pour un élève de 2nde, c'est classique de mutliplier 2 racines carrées, un peu moins pour un élève de 6ème !

Posté par
otto
re : Zéros "isolés" 11-08-07 à 18:35

En fait les fonctions analytiques ont leurs zéros isolés, c'est l'une des caractéristiques qui les différencie des fonctions qui ne sont "que" C infini.

Ces fonctions sont vraiment "rigides" en ce sens que tu peux faire "faire n'importe quoi" à des fonctions C infinies , comme le suggère une version améliorée du lemme d'Urysohn, mais tu ne peux pas vraiment fixer trop de contraintes sur les fonctions analytiques.

Ca permet aussi d'avoir des théorèmes du style "principe d'identité".

Ici tes fonctions sont clairement analytique (par définition du cosinus).

a+

ps: une fonction analytique est une fonction développable en série entière.

Posté par
jamo Moderateur
re : Zéros "isolés" 11-08-07 à 18:39

Merci pour les infos, mais un peu trop sophistiqué pour moi ...

Posté par clarkiori (invité)Zéros "isolés 12-08-07 à 00:03

Un zéro a est isolé s'il existe un intervalle ouvert autour de a où f ne s'annule pas.

Le contrexemple type: 0 n'est pas un zéro isolé pour f(x)=xsin(1/x)

Posté par
jamo Moderateur
re : Zéros "isolés" 12-08-07 à 08:31

Bravo clarkiori !!

Posté par
Camélia Correcteur
re : Zéros "isolés" 12-08-07 à 16:02

Salut à tous!

Si vraiment tu ne veux pas passer par les séries entières, utilise une formule trigonométrique qui te permet d'écrire cos(ax)+cos(bx) comme un produit, et cherche les zéros. Tu verras bien qu'ils sont isolés!

Posté par
jamo Moderateur
re : Zéros "isolés" 12-08-07 à 17:28

C'est bon, j'ai compris le principe de la démonstration proposée.

En fait, c'est une démonstration par l'absurde. On suppose les zéros ne sont pas isolés, puis en passant par une suite convergente de ces zéros, on montre que les dérivées successives de la fonction possède les mêmes zéros, ce qui est absurde puisqu'il avait été démontré précédemment que ce n'était pas possible !

Posté par
Camélia Correcteur
re : Zéros "isolés" 13-08-07 à 15:48

Alors là tu as bien raison de dire que l'exo est tordu. On a deux méthodes bien classiques et bien agréables et on va chercher un truc pareil!



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