Cauchy-Lipschitz

Bonjour

Soit le problème de Cauchy :
$\frac{dy}{dt}(t)={e}^{-t^2}+ye^{-y^2},\quad t\ge 0 ,\quad y(0)=0$
1) Montrer en utilisant le théorème de Cauchy-Lipschitz global que ce problème admet une unique solution globale sur $[ 0,+\infty[$ .
2) Montrer en utilisant le théorème de Cauchy-Lipschitz local que ce problème admet une unique solution globale sur $[ 0,+\infty[$ .

Pour la 2) la fonction $f(t,y)={{e}^{-{{t}^{2}}}}+y{{e}^{-{{y}^{2}}}}$ est
- Bornée car somme deux fonction bornées.
- De classe $C^1$ donc localement lipschitzienne sur $\left[ 0,+\infty \right[\times \mathbb{R}$.
D’après le théorème de Cauchy-Lipschitz local que ce problème admet une unique solution globale sur $[ 0,+\infty[$.

Pour le 1) je ne sais pas comment montrer que la fonction $f(t,y)={{e}^{-{{t}^{2}}}}+y{{e}^{-{{y}^{2}}}}$ est globalement lipschitzienne.
Je vous remercie pour votre aide.

[En toute occasion Rudolph Lipschitz (1832-1903) prend une majuscule. AD]

Réponses

  • Pour montrer qu'une fonction est lipschitzienne, il est suffisant de borner sa dérivée.
  • Si la fonction est k -lipschitzienne, alors elle est globalement lipschitzienne ?
  • Il n'y a pas de réponse à ta question puisqu'elle est mal posée. Tu supposes ta fonction $k$-lipschitzienne sur quoi ?
  • Bonsoir Poirot ,si je fais comme ça :

    La fonction $f(t,y)={{e}^{-{{t}^{2}}}}+y{{e}^{-{{y}^{2}}}}$ est est globalement lipschitzienne par rapport à y car d’après l’inégalité d’accroissement fini:

    $\begin{aligned}
    \left| f(t,{{y}_{1}})-f(t,{{y}_{2}}) \right|&=\left| {{e}^{-{{t}^{2}}}}+{{y}_{1}}{{e}^{-{{y}_{1}}^{2}}}-{{e}^{-{{t}^{2}}}}-{{y}_{2}}{{e}^{-{{y}_{2}}^{2}}} \right|=\left| {{y}_{1}}{{e}^{-{{y}_{1}}^{2}}}-{{y}_{2}}{{e}^{-{{y}_{2}}^{2}}} \right| \\
    & \le \left( \underset{\mathbb{R}}{\mathop{\sup \left| \left( 1-2{{y}^{2}} \right){{e}^{-{{y}^{2}}}} \right|}}\, \right)\left| {{y}_{1}}-{{y}_{2}} \right|\le \left| {{y}_{1}}-{{y}_{2}} \right| \\
    \end{aligned}$

    Pour tout $t\in \left[ 0,+\infty \right[$ et $y_1$ et $y_2$ de $\mathbb{R}$, Le problème de Cauchy admet donc une unique solution globale sur $\left[ 0,+\infty \right[$ d’après le théorème Cauchy Lipschitz global
  • En utilisant le théorème local on a seulement existence d'une solution maximale, on ne sait pas qu'elle est globale...
  • Bonjour Héhéhé ,

    Si la fonction est bornée, la solution maximale est globale.
  • Bof, à chaque fois que je poste sur ce forum, je ne reçois pas des réponses.
  • D'accord pour la démonstration que $f$ est globalement $1$-lipschitzienne par rapport à la deuxième variable sur $\R^+\times\R$ et donc l'argument de la question 1.

    Comme tu l'as dit toi-même, pour montrer que le théorème de Cauchy-Lipschitz local donne une solution définie sur $\R^+$, il faut montrer a priori que la solution est bornée sur tout intervalle borné. Ce n'est pas difficile vu la forme de $f$.
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