"Racine carrée" de l'opérateur de dérivation
Bonjour,
Je réfléchi actuellement à l'existence (ou non) d'un opérateur, appelons le F, d'un espace de fonctions réelles dans lui même, tel que FoF appliquée à une fonction donne sa dérivée.
En gros FoF(f) = df/dx
En me restreignant dans un premier temps aux fonctions polynomiales de R dans R (en fait il s'agit plutôt de l'algèbre engendrée par la fonction $x \longrightarrow \sqrt{x}$), j'ai trouvé les formules suivantes :
J'identifie le polynôme et la fonction polynomiale sous-jacente et part du principe que l'opérateur est linéaire. L'image d'un monôme par l'opérateur est un "monôme" de degré non entier (de la forme $k+\frac{1}{2}$)
Ainsi $F(x\longrightarrow x^k)=\phi(k).x^{k-\frac{1}{2}}$ où $\phi(k)=\frac{(2k)!}{\prod_{i=1}^{k}(2i-1)^2}$ et $\phi(k-\frac{1}{2})=k.\frac{\prod_{i=1}^{k}(2i-1)^2}{(2k)!}$
Il semble donc que cette opérateur réponde à la question posée, à savoir que lorsqu'on l'applique deux fois à un polynôme il donne le polynôme dérivé.
Est-il unique ou y a-t-il d'autre constructions possibles ? Peut-on étendre ce principe aux séries entières ? Par densité, jusqu'à quel type d'espace de fonctions peut-on aller ? $C^{\infty}$ ? $C^1$ ?
Si quelqu'un a déjà entendu parlé d'un problème similaire
Je réfléchi actuellement à l'existence (ou non) d'un opérateur, appelons le F, d'un espace de fonctions réelles dans lui même, tel que FoF appliquée à une fonction donne sa dérivée.
En gros FoF(f) = df/dx
En me restreignant dans un premier temps aux fonctions polynomiales de R dans R (en fait il s'agit plutôt de l'algèbre engendrée par la fonction $x \longrightarrow \sqrt{x}$), j'ai trouvé les formules suivantes :
J'identifie le polynôme et la fonction polynomiale sous-jacente et part du principe que l'opérateur est linéaire. L'image d'un monôme par l'opérateur est un "monôme" de degré non entier (de la forme $k+\frac{1}{2}$)
Ainsi $F(x\longrightarrow x^k)=\phi(k).x^{k-\frac{1}{2}}$ où $\phi(k)=\frac{(2k)!}{\prod_{i=1}^{k}(2i-1)^2}$ et $\phi(k-\frac{1}{2})=k.\frac{\prod_{i=1}^{k}(2i-1)^2}{(2k)!}$
Il semble donc que cette opérateur réponde à la question posée, à savoir que lorsqu'on l'applique deux fois à un polynôme il donne le polynôme dérivé.
Est-il unique ou y a-t-il d'autre constructions possibles ? Peut-on étendre ce principe aux séries entières ? Par densité, jusqu'à quel type d'espace de fonctions peut-on aller ? $C^{\infty}$ ? $C^1$ ?
Si quelqu'un a déjà entendu parlé d'un problème similaire
Réponses
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Juste une remarque : assez souvent, $x\mapsto x^{k-1/2}$ n'est pas polynomiale et même pas définie sur $\R$.
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Va voir du côté des dérivées fractionnaires : https://fr.wikipedia.org/wiki/Analyse_fractionnaire
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C'est pour ça que j'ai parlé de l'algèbre engendrée par $x \longrightarrow \sqrt{x}$ plutôt que des polynômes.
Pour la définition sur R elle peut se faire en passant à la valeur absolue de $x$ -
Merci pour le lien sur les dérivées fractionnaires
La formule avec la fonction Gamma doit coïncider avec mes formules pour les "entiers et demi" ^^ -
Pour l'amusement : Cet article de vulgarisation :https://fr.scribd.com/doc/14686539/The-Fractional-Derivation-La-derivation-fractionnaire
Pour plus sérieux : A la fin de l'article il y a une petite bibliographe, de quoi approfondir.
Et entre autres : http://mathworld.wolfram.com/FractionalDerivative.html
La littérature sur le sujet est très fournie.
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