Principe du maximum discret

Bonjour à tous .

Un sujet d'olympiade ( Bulgarie 2003 ) que je trouve particulièrement intéressant car il reprend des notions connues dans un tout autre contexte .

A numérote chaque noeud d'un quadrillage orthonormé et illimité , par un réel de l'intervalle [0;1] , de façon à ce que la valeur attribuée à chaque sommet S soit égale à la moyenne des numéros des quatre noeuds se situant sur le cercle C(S;1) .

Montrer alors que tous les sommets portent le même numéro .

Le cadre de l'exercice est clairement le plan , je ne sais pas si le résultat se généralise à d'autres dimensions .

Domi

Réponses

  • je pense déjà avoir posté celui là (peut etre faire une recherche à "Liouville discret"). Je ne connais pas de solution tout à fait élémentaire pour celui là (celle que je connais se fait à coup de Krein-Millman, ou je crois qu'un prof en a donné une avec des martingales etc..), et je serais curieux de voir comment on résout cela avec des outils de terminales..
  • Je ne comprends pas l'énoncé

    Est-ce que tu veux dire la chose suivante:

    <<Soit $f$ allant de $\Z ^2$ dans $[0;1]$ telle que $f(u,v)=1/4\times [f(u-1;v-1)+f(u+1;v-1)+f(u-1;v+1)+f(u+1;v+1)]$ pour chaque $(u,v)\in \Z ^2$.

    Alors $f$ est constante>>?
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • $f(u,v) = \frac{1}{4}[f(u-1,v)+f(u+1,v)+f(u,v-1)+f(u,v+1)]$, mais ca revient au même..
  • Bonsoir,

    Je n'ai pas encore résolu le problème, mais je fais remonter le post, parce qu'il mérite qu'on s'y intéresse.
    Pour tout point $M$ de la grille de coordonnées $(x;y)$, je noterai $a(x;y)$ ou $a_M$ la valeur qu'on lui affecte.

    Les $a_M$ appartiennent tous à $[0;1]$
    Deux cas peuvent se présenter
    Ou bien l'ensemble des $a_M$ a un plus grand élément$b$, ou bien il n'en a pas, mais alors il a quand même une borne sup que je noterai $b$

    Si l'ensemble des $a_M$ a un plus grand élément je sais résoudre le problème:
    Avec une fenêtre, je vais viser un point $M$ tel que $a_M=b$
    5913
  • Bonjour Domi & co,

    Ce problème me prend sérieusement la tête.
    Je vais faire quelques remarques on-line, tout en précisant que je n'ai pas encore la solution.

    :)Si d'autres forumeurs cherchent de leur côté et estiment que mes idées polluent leur réflexion, qu'ils le fassent savoir. Je m'en tiendrai au silence-radio pour la suite.

    Je poursuis donc ma recherche avec la petite fenêtre-zoom dessinée plus haut (peut-être est-elle trop petite?)

    J'ai mentionné hier soir l'existence d'une borne sup $b$ pour l'ensemble des leurs de $a_M$.
    De même, il existe une borne inf que nous pourrions noter $c$

    Si on applique à l'ensemble des valeurs une fonction affine $f$ (qui conservera les moyennes) on pourra s'arranger pour que $f(c)=0$ et $f(b)=1$
    Cela revient à poser arbitrairement que $c=0$ et $b=1$ (j'aurais peut-être préféré -1 et 1 pour l'exposé de la suite, mais bon, j'essaye de coller à lénoncé de Domi)
    L'ensemble des numéros est alors inclus dans $]0;1[$ et 0 et 1 en sont des points d'accumulation.

    Manitenant, je pars d'un point $M$ du quadrillage et, suivant pas à pas un enroulement spiral, je me mets en quête d'un point N, le premier que je rencontrerai, tel que $a_N \neq a_M$
    Je pourrai alors noter $d$ la différence $a_N - a_M$
    Modulo un échange, je pourrai décréter que M et N sont voisins et que cette différence est positive.

    Alors, je recommence ma promenade avec la petite fenêtre-zoom pour examiner les perturbations résultant de cette différence.

    Je veux montrer qu'elles finiront par imposer qu'un $a_P$ dépasse les bornes, mais je n'y suis pas encore...

    8-)Voilà. Domi me dira si je suis en bonne voie. Je ne connais pas les références mentionnées par alekk.
    Si personne n'intervient, je garderai le silence -radio, mais je cherche.

    Merci à ceux qui ont eu la patience de lire.
  • Bonjour jacquot , alekk et les autres .

    Il me semble avoir une démonstration de la propriété qui se généralise en plus facilement à toute dimension $n$ ( sauf erreur ) . Il me semble que la propriété à laquelle alekk faisait allusion est celle qui dit que $f$ harmonique de $\mathbb{Z}^2$ dans $[0;+\infty[$ alors $f$ est constante . Le fait que $f$ ne soit pas bornée à priori complique beaucoup les choses .

    Une fonction $f:\mathbb{Z}^2\rightarrow \mathbb{R}$ est dite harmonique si , $\forall (x;y) \in \mathbb{Z}^2$ :
    $4.f(x,y)=f(x-1;y)+f(x+1;y)+f(x;y-1)+f(x;y+1)$ .
    Considérons $f:\mathbb{Z}^2\rightarrow [0;1]$ , harmonique et posons :
    $g:\mathbb{Z}^2\rightarrow [0;1] \ : \ g(x;y)=1-f(x;y)$ .
    $h:\mathbb{Z}^2\rightarrow [-1;1] \ : \ h(x;y)=f(x+1;y)-f(x;y)$ .
    On a $g$ et $h$ harmoniques , notons : $M=sup\{h(x;y) / (x;y)\in \mathbb{Z}^2\}$ .
    Supposons $M>0$ , soit $m \in \mathbb{N}$ , $\displaystyle{m>\frac{2}{M}}$ , $\displaystyle{0<\varepsilon<4^{-m}}$ .
    On peut choisir $(x;y) \in \mathbb{Z}^2$ tel que $h(x;y)> M-\varepsilon$ .
    Montrons par récurrence sur $k \in \mathbb{N}$ : $h(x+k;y)>M-4^k\varepsilon$ .
    \begin{itemize}
    \item Si $k=0$ , évident .
    \item Supposons l'inégalité vérifiée au rang $k$ et posons $A=h(x+k+1;y)$
    $A=4.h(x+k;y)-h(x+k;y-1)-h(x+k;y+1)-h(x+k-1;y)$
    $A>4(M-4^k\varepsilon)-3.M\geq M-4^{k+1}\varepsilon$ .
    \end{itemize}
    La propriété est établie .
    $\displaystyle{1 \geq f(x+m;y)-f(x;y)=\sum_{k=0}^{m-1}h(x+k;y)>\sum_{k=0}^{m-1}(M-4^k\varepsilon)}$
    $\displaystyle{1 > mM-\frac{\varepsilon}{3}.(4^m-1)> mM-\frac{\varepsilon}{3}.4^m>2-\frac{1}{3}>1}$ .
    On aboutit à une contradiction .
    Si $M<0$ on arrive à la même contradiction en considérant $g$ : $M=0$ .
    Si $h$ prend des valeurs strictement négatives , en utilisant à nouveau $g$ :
    nouvelle contradiction , $h=0$ et $f(x;y)$ est indépendant de $x$ .
    Les deux coordonnées jouant un rôle similaire : $f$ est constante .

    Domi
  • Ta démonstration est ardue et me semble correcte, Domi.
    (J'ai un peu de mal à entrer dedans.)

    De mon côté, je bricolais aussi en considérant la différence de 2 termes voisins (ta fonction h) et une suite géométrique mais sa raison 1/3 ne me permettait pas de dépasser la borne...

    Il ne me reste plus qu'à bien étudier ta solution.
Connectez-vous ou Inscrivez-vous pour répondre.