Produit scalaire, primitive, dérivée
dans Algèbre
Bonjour,
Pour $f$ et $g$ de classe $C^1$ de $[0,1]$ dans $\mathbb{R}$, on définit $(f,g) = f(0) g(0) + \int_0^1 f'(t) g'(t) dt$.
Je dois montrer que c'est un produit scalaire sur le $\mathbb{R}$-espace vectoriel $C^1([0,1],\mathbb{R})$.
Pour la bilinéarité, j'ai pas de souci à montrer que $(f,g + \lambda g) = (f,g) + \lambda (f,h)$ et que $(f+\lambda g,h) = (f,h) + \lambda (g,h)$.
La symétrie est aussi immédiate.
Mais j'ai un problème pour la positivité et la "définition".
$(f,f) = f(0)^2 + \int_0^1 f'(t)^2 dt$. Evidemment $f(0)^2 \geq 0$ et $f'(t)^2 \geq 0$.
En fait j'ai un problème avec l'intégrale $\int_0^1 f'(t)^2 dt$, comme elle dépend de $f',$ j'imagine qu'il y a un moyen d'écrire cette primitive en fonction de $f$ ?
J'ai fait :
Soit $P(t)$ une primitive de $f'(t)^2$.
$\int_0^1 f'(t)^2 dt = P(1)-P(0)$. Comme $f'(t)^2$ est continue et positive sur [0,1], alors P(t) est croissante et $P(0) \leq P(1)$ ce qui implique la positivité de l'intégrale et donc de $(f,f)$.
Ensuite comme $f(0)^2$ et l'intégrale sont positives, alors $(f,f)=0$ implique $P(0)=P(1)$ mais comme P est croissante, alors elle est constante sur [0,1] et $f'(t)^2 =0$ (ainsi que $f(0)^2=0$) mais ceci ne dit en rien que $f=0$...
Bref j'ai l'impression de me perdre bien comme il faut, existe-t-il une façon plus "propre" que P pour désigner une primitive de $f'^2$ ? J'imagine que c'est simple mais je vois pas du tout...
Une primitive de $f'$ serait $f$ mais là je bloque, je crois qu'une pause s'impose...
Merci d'avance...
Pour $f$ et $g$ de classe $C^1$ de $[0,1]$ dans $\mathbb{R}$, on définit $(f,g) = f(0) g(0) + \int_0^1 f'(t) g'(t) dt$.
Je dois montrer que c'est un produit scalaire sur le $\mathbb{R}$-espace vectoriel $C^1([0,1],\mathbb{R})$.
Pour la bilinéarité, j'ai pas de souci à montrer que $(f,g + \lambda g) = (f,g) + \lambda (f,h)$ et que $(f+\lambda g,h) = (f,h) + \lambda (g,h)$.
La symétrie est aussi immédiate.
Mais j'ai un problème pour la positivité et la "définition".
$(f,f) = f(0)^2 + \int_0^1 f'(t)^2 dt$. Evidemment $f(0)^2 \geq 0$ et $f'(t)^2 \geq 0$.
En fait j'ai un problème avec l'intégrale $\int_0^1 f'(t)^2 dt$, comme elle dépend de $f',$ j'imagine qu'il y a un moyen d'écrire cette primitive en fonction de $f$ ?
J'ai fait :
Soit $P(t)$ une primitive de $f'(t)^2$.
$\int_0^1 f'(t)^2 dt = P(1)-P(0)$. Comme $f'(t)^2$ est continue et positive sur [0,1], alors P(t) est croissante et $P(0) \leq P(1)$ ce qui implique la positivité de l'intégrale et donc de $(f,f)$.
Ensuite comme $f(0)^2$ et l'intégrale sont positives, alors $(f,f)=0$ implique $P(0)=P(1)$ mais comme P est croissante, alors elle est constante sur [0,1] et $f'(t)^2 =0$ (ainsi que $f(0)^2=0$) mais ceci ne dit en rien que $f=0$...
Bref j'ai l'impression de me perdre bien comme il faut, existe-t-il une façon plus "propre" que P pour désigner une primitive de $f'^2$ ? J'imagine que c'est simple mais je vois pas du tout...
Une primitive de $f'$ serait $f$ mais là je bloque, je crois qu'une pause s'impose...
Merci d'avance...
Réponses
-
Pour tout $t$, $f'(t)^2 = 0$, donc $f'(t)=0$ donc $f$ est...
-
Elle est constante, et avec ce qu'on sait déjà, elle est nulle.
Je crois que je vais vraiment faire une pause :-D
Merci beaucoup... -
Tu as redémontré un théorème classique : Soit $g$ une fonction continue et positive sur $[a,b]$ telle que $\int_a^b g = 0$. Alors $g=0$ sur $[a,b]$.
On peut le démontrer sans utiliser l'existence d'une primitive, juste en utilisant la définition de la continuité (indice : raisonner par contraposée).
De même, le fait que "si $g\ge 0$ sur $[a,b]$ alors $\int_a^b g \ge 0$" est une propriété élémentaire de l'intégrale, nul besoin de passer par une primitive (ça s'appelle la "positivité de l'intégrale").
Plus généralement : si $g\ge h$ sur $[a,b]$ alors $\int_a^b g \ge \int_a^b h$ (ça s'appelle la "croissance de l'intégrale").
Bref, on peut aller beaucoup plus vite en utilisant des outils beaucoup plus élémentaires (mais ta solution est correcte).
Connectez-vous ou Inscrivez-vous pour répondre.
Bonjour!
Catégories
- 163.2K Toutes les catégories
- 9 Collège/Lycée
- 21.9K Algèbre
- 37.1K Analyse
- 6.2K Arithmétique
- 53 Catégories et structures
- 1K Combinatoire et Graphes
- 11 Sciences des données
- 5K Concours et Examens
- 11 CultureMath
- 47 Enseignement à distance
- 2.9K Fondements et Logique
- 10.3K Géométrie
- 65 Géométrie différentielle
- 1.1K Histoire des Mathématiques
- 68 Informatique théorique
- 3.8K LaTeX
- 39K Les-mathématiques
- 3.5K Livres, articles, revues, (...)
- 2.7K Logiciels pour les mathématiques
- 24 Mathématiques et finance
- 314 Mathématiques et Physique
- 4.9K Mathématiques et Société
- 3.3K Pédagogie, enseignement, orientation
- 10K Probabilités, théorie de la mesure
- 773 Shtam
- 4.2K Statistiques
- 3.7K Topologie
- 1.4K Vie du Forum et de ses membres