Exercice f(x) = ax

Bonjour,
Je me suis bloqué sur cet execice :

Énoncé :
f : R ---> R tel que f est monotone et f(x+y) = f(x) + f(y) avec x et y deux réels
On a : Pour tout x appartenant à R , il existe deux suites de rationnels u et v tel que : u<x<v

La question est :
Démonter qu'il existe un réel a tel que pour tout x appartenant à R : f(x) = a x

Merci d'avance.

Réponses

  • Bonjour,
    maths88 a écrit:
    Démontrer que pour tout réel x il existe un réel a tel que : f(x) = ax
    Ce qui n'est pas la même chose que:
    "Démontrer que il existe un réel a tel que pour tout réel x: f(x) = ax"

    Cordialement,

    Rescassol
  • Ton $a$ s'il existe il est égal à $f(1)$

    PS:
    Comme la question telle qu'elle est posée à une réponse évidente. Je l'ai comprise comme, le $a$ demandé est indépendant de $x$.

    PS2:

    Tu peux commencer par montrer que ce qu'on te demande est vrai pour $n$ entier naturel, puis pour $r$ rationnel.
  • Rescassol , Je veux démontrer celle que tu as posé. Comment la résoudre?
  • Maths88:

    Lis le PS2 de mon message précédant.

    PS:
    Si un nombre $a$ réel est tel que:
    1) $a\leq b$
    2) $a\geq b$

    alors $a=b$.
  • Puisque l'énoncé te suggère de t'intéresser à des suites de rationnels, regarde ce que vaut $f(x)$ pour $x$ rationnel.
    Et ne sois pas avare de $ ;-)
    Et on écrit : « celle que tu as posée ». Tu n'aimes pas la marque du féminin ? Fais gaffe ces temps-ci (:D
    Bon courage.
    Fr. Ch.
  • J'ai trouvé que f(u)/f(1) < x < f(v)/f(1)
    Suis-je sur la bonne voie?
  • marths88:

    Pourquoi ne pas suivre les indications données par Rescassol (et par moi-même)?

    PS:
    Pour arriver à l'inégalité dont tu parles, on a seulement besoin de savoir que $f(1)>0$ (j'imagine que $u<v$)
    On est LOIN du compte.
  • J'ai trouvé que pour tout x appartenant à R et pour tout q appartenant à Q : f(xq) = q f(x)
    Suis-je sur la bonne piste ?
  • Tu fais $x=1$ et tu obtiens bien que pour tout rationnel $r$ on a $f(r)=ar$ avec $a=f(1)$.
    Il n'y a plus qu'à utiliser les indications du texte: f est croissante et on peut encadrer un réel par deux suites de rationnels.

    PS:
    On t'invite à prendre deux suites de rationnels $(u_n)$ et $(v_n)$ telles que pour tout $n$ $u_n\leq x\leq v_n$ mais on peut aussi supposer que ces deux suites ont pour limite $x$.
  • J'ai trouvé que u.f(1) < f(x) < v.f(1) et après, qu'est ce que je fais ?
  • Nos messages se sont croisés.
  • D'abord si $u$ et $v$ sont des suites, ce sont leurs termes qui sont en cause, donc écris : $u_n<x<v_n$, et :
    $\frac {u_n}{f(1)}<x< \frac {v_n}{f(1)}$. Comment justifies-tu ceci ?
    S'il te faut supposer $f(1)>0$, fais-le, après tu verras comment faire dans le cas contraire.
    Bon courage.
    Fr. Ch.
  • Il ne faut pas démontrer que u et v convergent vers x ??
  • Tu veux aller trop vite, cela ne sert à rien. Essaye de réfléchir à pourquoi on te propose cette inégalité, et en quoi l'hypothèse de monotonie peut t'être utile. En fait, il est inutile de te jeter immédiatement dans les calculs et autres manipulations de toutes sortes. Le but ici est de voir comment peut s'articuler la réponse. Une fois que l'enchaînement logique sera clair pour toi, le reste sera mécanique.
  • maths88:

    Pourquoi deux suites de rationnels qui encadrent un réel devraient converger vers ce réel?

    $u_n=2+n$

    et

    $v_n=1-n$

    encadrent $\sqrt{2}$ mais aucune ne converge vers ce nombre.

    PS:
    Ce que je voulais dire est que le fait qu'il existe une suite de rationnels qui encadrent un réel et qui convergent vers ce réel est un acquis camarade mathématicien. On peut même prendre des suites adjacentes.
    (on peut le démontrer bien sûr)
  • @ maths88
    Bon, comme souvent ça part dans tous les sens.
    D'abord dis-nous à quel niveau se pose le problème : MPSI ?
    Ensuite donne bien l'énoncé en entier.
    Comme dit FdP, si tu bornes à affirmer que pour tout $x \in \mathbb R$ il existe deux suites de rationnels $u_n$ et $v_n$ telles que $u_n<x<v_n$, c'est trivial et sans intérêt : il n'y a qu'à prendre des suites rationnelles constantes $u_n<x$ et $v_n>x$. On ne peut rien en déduire.
    L'important est que ces suites se rapprochent de $x$, et donc l'une de l'autre, par exemple $v_n-u_n \leq \frac 1n$, ou $v_n-u_n \leq 10^ {-n}$ (valeurs approchées décimales de $x$ par défaut et par excès), ou autre. Regarde si tu as quelque chose dans ce sens dans ton énoncé ou dans ton cours.
    L'important est que tu expliques ce que valent $f(u_n)$ et $f(v_n)$ et que tu en tires les conséquences.
    Bon travail.
    Fr. Ch.
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