fonction de deux variables avec une intégrale
Je considère $f$ une fonction de classe ${\mathcal C}^1$ sur ${\Bbb R}^2$.
On définit la fonction de deux variables : $$\phi(x,y) = \int_0^yf(x,t){\rm d}t.
$$ L'application partielle $y \mapsto \int_0^yf(x,t){\rm d}t$ est dérivable car c'est une primitive de la fonction partielle $t \mapsto f(x,t)$ qui est continue.
Et on a $$\frac{\partial \phi}{\partial y}(x,y) = f(x,y)
$$ En utilisant le théorème de dérivation des intégrales à paramètre, on montre que l'application partielle $x \mapsto \int_0^yf(x,t){\rm d}t$ est dérivable et $$
\frac{\partial \phi}{\partial x}(x,y) = \int_0^y\frac{\partial f}{\partial x}(x,t) {\rm d}t.
$$ Maintenant on pose $\Delta(x) = \phi(x,x)$. La question c'est de montrer que $\Delta$ est dérivable.
Comment faire ?
Cela revient à dire que $\phi$ admet une dérivée directionnelle selon le vecteur $(1,1)$.
Je me suis dit qu'on va carrément montrer que $\phi$ est de classe ${\mathcal C}^1$ sur ${\Bbb R}^2$.
$\phi$ admet des dérivées partielles comme on vient de le voir. La dérivée partielle par rapport à $y$ est $f$ donc elle est continue.
Mais comment montrer que la fonction de deux variables $$(x,y) \mapsto \frac{\partial \phi}{\partial x}(x,y) = \int_0^y\frac{\partial f}{\partial x}(x,t) {\rm d}t$$ est continue ?
Ou alors on montre directement la dérivabilité de la fonction d'une variable $$x \mapsto \int_0^xf(x,t){\rm d}t$$ en revenant avec le taux de variation ? Mais cela me parait bien compliqué.
Des idées ?
On définit la fonction de deux variables : $$\phi(x,y) = \int_0^yf(x,t){\rm d}t.
$$ L'application partielle $y \mapsto \int_0^yf(x,t){\rm d}t$ est dérivable car c'est une primitive de la fonction partielle $t \mapsto f(x,t)$ qui est continue.
Et on a $$\frac{\partial \phi}{\partial y}(x,y) = f(x,y)
$$ En utilisant le théorème de dérivation des intégrales à paramètre, on montre que l'application partielle $x \mapsto \int_0^yf(x,t){\rm d}t$ est dérivable et $$
\frac{\partial \phi}{\partial x}(x,y) = \int_0^y\frac{\partial f}{\partial x}(x,t) {\rm d}t.
$$ Maintenant on pose $\Delta(x) = \phi(x,x)$. La question c'est de montrer que $\Delta$ est dérivable.
Comment faire ?
Cela revient à dire que $\phi$ admet une dérivée directionnelle selon le vecteur $(1,1)$.
Je me suis dit qu'on va carrément montrer que $\phi$ est de classe ${\mathcal C}^1$ sur ${\Bbb R}^2$.
$\phi$ admet des dérivées partielles comme on vient de le voir. La dérivée partielle par rapport à $y$ est $f$ donc elle est continue.
Mais comment montrer que la fonction de deux variables $$(x,y) \mapsto \frac{\partial \phi}{\partial x}(x,y) = \int_0^y\frac{\partial f}{\partial x}(x,t) {\rm d}t$$ est continue ?
Ou alors on montre directement la dérivabilité de la fonction d'une variable $$x \mapsto \int_0^xf(x,t){\rm d}t$$ en revenant avec le taux de variation ? Mais cela me parait bien compliqué.
Des idées ?
Réponses
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Il s'agit de reconnaitre la dérivée d'une composée....
Par le théorème de dérivation sur les intégrales dépendant d'un paramètre (qui est ici "automatique" car $f$ est $\mathcal{C}^{1}$ en tant que fonction de deux variables... La domination est aisée...), on a -en notant $\displaystyle \Psi : x \mapsto \Phi(x,x)$-
$$\Psi'(x)=f(x,x)+\int_{0}^{x}(\partial_{1}f)(x,t)dt.$$ -
Bonjour,
Pour \(y\) non nul :
\[\phi(x,y) = \int_0^y f(x,t) \,dt \overset{u=t/y}= y\int_0^1 f(x,yu) \,du,\]
relation qui, par la magie des mathématiques, est encore valable pour \(y\) nul.
Désormais, \(\phi\) est définie par l'intégrale, sur un compact, d'une fonction dépendant de façon \(C^1\) du paramètre «vectoriel » \((x,y)\) ; tu peux faire subir à \(\phi\) une dérivation brutale sous le signe somme sans qu'elle ne puisse s'en plaindre.
edit : orthographe.
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Bonjour!
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