Fonction de classe $C^1$

Bonjour
sur quel domaine la fonction $f(x,y)= \dfrac{4x-x^3}{4+y^3}$ est de classe $C^1$ par rapport à $y$ ?

Bien cordialement.

Réponses

  • Soit $x$ un réel, la réponse est : "sur le même domaine que $y \mapsto \dfrac{4x-x^3}{4+y^3}$". (correction relevée par Gérard, merci ;-) )

    Si toutefois j'ai bien compris la question...
  • Salut Dom
    ma question est: est-ce que la fonction $f$ est de classe $C^1$ par rapport à $y$?
  • Bonsoir
    J’ai peur que ce ne soit trop vague.
    De quelle fonction parle-t-on ?
    \begin{align*}
    x&\mapsto f(x,y) \\
    y&\mapsto f(x,y) \\
    (x,y)&\mapsto f(x,y)

    \end{align*} C'est la seconde, selon moi.
    Mais même là, il faudrait avant tout donner l’ensemble de départ (ensemble de définition, domaine) puis d’arrivée (on met $\R$, allez, ce n’est pas très important).

    Si $x$ annule le numérateur, alors la fonction est la fonction nulle.
    Si $x$ n’annule pas le numérateur, alors on sait déjà que la fonction est $C^1$ en tout point « y » qui n’annule pas le dénominateur.
  • Bonjour Ccapucine.

    Dom a retraduit "$C^1$ par rapport à y" de la façon dont tout le monde peut le comprendre, et c'est un exercice que peut faire un étudiant de L1 (rectifie son 1 au dénominateur en un 4 comme dans ton f(x,y)).
    S'il y a une autre signification que "la fonction de y (x étant considéré comme une constante) est dérivable de dérivée continue"), à toi de préciser.

    Cordialement.
  • Oui puisque $f$ est une fonction de x et de y. Ce qui m'interesse est de savoir si la fonction $y \to f(x,y)$ est de classe $C^1$ et sur quel domaine elle est de classe $C^1$?
    Aussi comment montrer que l'équation $y'=f(x,y); y(x_0)=y_0$ admet une solution unique par Cauchy-Schwartz?

    Bien cordialement
  • Hum... Cauchy-Lipschitz plutôt ?

    Si tu veux, tu peux aussi poster l'énoncé (une photo suffira).

    Aussi, que vient faire ce $t'$, peu usuel (sans que ce soit une erreur) ?
  • c'est $y'$ pas $t'$. Je m'excuse. L'énoncé est: montrer l'existence et l'unicité de $y'=f(x,y)= \dfrac{4x-x^3}{4+y^3}; y(x_0)=y_0$.
  • @ccapucine : si tu parles d'existence locale d'une solution, il suffit de montrer qu'une fonction de classe $C_1$ est localement lipschitzienne.
  • Ma question est claire! Est-ce que la fonction $y \to f(x,y)$ est de classe $C^1$? Je vous prie
  • Alors, je donne une "réponse claire" :

    Pour $y=\sqrt[3]{-4}$, cela pose problème.

    En encore plus clair : sur $\R$, NON, elle n'est pas définie partout.
  • Elle l'est, pour tout $x$, sur $\R$ privé de $-\sqrt[3]{4}$.
  • supp
  • Math Coss vous voulez dire qu'elle de classe $C^1$ sur $\R \setminus (-4)^{1/3}$. C'est bien ça?
    Pour l'existence et l'unicité alors le théorème de Cauchy-Lipschitsz dit que puisque $f$ est de classe $C^1$ sur $\R \setminus (-4)^{1/3}$ alors pour tout $(x_0,y_0)$ le problème admet une unique solution sur un intervalle $I$ qui contient $x_0$.

    Question: et si on dit que pour tout $(x_0,y_0)$ il existe un voisinage sur lequel $f$ est continue et $\dfrac{\partial f}{\partial y}$ est continue, est ce que ça suffit à conclure l'existence et l'unicité par Cauchy-Lipschitsz?
  • Oui, pour tout $x$ réel, la fonction $g:\R\setminus\{-\sqrt[3]{4}\}\to\R$, $y\mapsto \frac{4x-x^3}{4+y^3}$ est de classe $C^1$ (sur $\R\setminus\{-\sqrt[3]{4}\}$).

    Oui, il suffit que $f$ et $\frac{\partial f}{\partial y}$ soient continues pour appliquer le théorème de Cauchy-Lipschitz (la deuxième condition et le théorème des accroissements finis garantissent que $f$ est localement lipschitzienne par rapport à la deuxième variable). Ainsi, pour $(x_0,y_0)\in\R\times \bigl(\R\setminus\{-\sqrt[3]{4}\}\bigr)$, il existe en effet une unique solution définie sur un voisinage de $x_0$.

    Note que dans ce cas très précis, qui est une équation à variables séparables, on peut calculer ladite solution, ou du moins une équation polynomiale qui lie $x$ et $y(x)$.
  • Merci. Donc pour chaque $(x_0,y_0)$ il existe un voisinage où $f$ est $\dfrac{\partial f}{\partial y}$ sont continues suffit à conclure par Cauchy Lipschitsz? La bornitude de $f$ est $\dfrac{\partial f}{\partial y}$ n'est pas requise?
    2. Est-ce que c'est correcte d'écrire que le domaine de définition de $f$ est $D_f= \R^2 \setminus (x,(-4)^{1/3})$?
  • Dans $\R^2$, les points admettent des voisinages compacts et les fonctions continues sont bornés sur les compacts.

    Non, la notation n'est pas correcte : d'une part, qui est $x$ ? d'autre part, de part et d'autre de l'opérateur $\setminus$, il faut deux ensembles et $(x,(-4)^{1/3})$ n'en est pas un (du moins, ce n'est pas une partie de $\R^2$ mais un élément de $\R^2$). Des notations plus appropriées seraient $\R^2\setminus\bigl(\R\times\bigl\{(-4)^{1/3}\bigr\}\bigr)$ ou $\bigl\{(x,y)\in\R^2\,:\ y\ne(-4)^{1/3}\bigr\}$ ou $\R^2\setminus\bigl\{(x,y)\,:\ y=(-4)^{1/3}\bigr\}$ ou, avec un abus, $\R^2\setminus\bigl\{y=(-4)^{1/3}\bigr\}$.
  • Merci Math Coss !
    Dernière chose, dans l'application de Cauchy-Lipschitz, il ne faudrait pas ajouter "pour tout $(x_0,y_0)$ il existe un voisinage compact ? Il faut préciser compact ? D'autre part, Cauchy-Lipschitz donne l’existence et l'unicité d'une solution maximale, et si on travaille sur un voisinage alors cette équation reste maximale ?

    Bien cordialement.
  • ccapucine a écrit:
    si on travaille sur un voisinage alors cette équation reste maximale?

    Pour moi c'est un suppo et au lit.

    e.v.
    Personne n'a raison contre un enfant qui pleure.


  • ev je ne comprends pas ce que vous voulez dire :-S
  • supp
  • Que je comprenne. Pour conclure à l'existence et l'unicité de la solution d'un problème de Cauchy par Cauchy Lipschitz, il suffit que $f$ soit de classe $C^1$ par rapport à $y$ ce qui [est] équivalent à dire que $f$ et $\dfrac{\partial f}{\partial y}$ sont continues ... et là vient la question précise : est-ce que l'on a besoin de la bornitude si on travaille sur un voisinage de $(x_0,y_0)$ pour conclure ou non ?
  • Bonsoir ccapucine
    Pour ton problème particulier, Cauchy-Lipschitz est INUTILE.
    En ce qui concerne les hypothèses du théorème de Cauchy-Lipschitz, la fonction $f$ est supposée $C^1$ tout court sur un voisinage de $(x_0,y_0)$. L'expression "$C^1$ par rapport à $y$" n'est pas usuelle. De plus, le théorème avec que ça comme hypothèse EST FAUX.
  • Bonsoir Zephir
    1- pourquoi le théorème avec que ça comme hypothèse est faux? Il me semble que c'est bien la formulation faible de Cauchy Lipschitz. Quelle hypothèse manque?
    2- est ce que la réponse suivante est correcte: pour tout $(x_0,y_0)$ il existe un voisinage telle que $f$ et $\dfrac{\partial f}{\partial y}$ sont continues, alors par Cauchy Lipschitz le problème admet une solution unique.
    Est-ce qu'il ne manque pas la bornitude?

    Bien cordialement
  • puisque $\dfrac{\partial f}{\partial y}$ est continue, localement (sur un compact) via le th de Heine $f$ est lipschitzienne en sa deuxième variable d'après le TAF (ou le bouleau) , ce qui y assure l'unicité et l'existence de la solution... par le théorème de CL ... tendrement!
  • Donc il faut bien préciser qu'il faut travailler sur un voisinage compact ! Et ce n'est pas la formulation faible que l'on utilise mais la formulation forte de Cauchy Lipschitz !
    Dernière question : est-ce que $f$ et $\dfrac{\partial f}{\partial y}$ sont continues sur un voisinage implique que $f$ est de classe $C^1$ par rapport à $y$ ?
  • Si tu sais ce que signifie $\dfrac{\partial f}{\partial y}$, tu sais que tu reposes une question dont tu as déjà eu la réponse. Si tu ne sais pas, il vaut lieux éviter d'en parler tant que tu n'as pas appris de quoi tu parles.
  • Je n'ai pas eu cette réponse: du moins tout n'est pas clair! $\dfrac{\partial f}{\partial y}$ est la dérivée de $f$ par rapport à $y$ ! Donc si elle existe et elle est continue alors $f$ est de classe $C^1 par rapport à $y$ ! Je ne suis pas une cruche !
    Mais les avis différent et je ne m'y retrouve plus ! Est-ce qu'il faut préciser que c'est continue sur un compact ou non ? Est-ce c'est Cauchy-Lipschitz ou non ? Pourquoi Zephir a dit que non !
    Merci de m'aider par une réponse claire.
  • Je répète : "de classe $C^1$ par rapport à $y$ n'a pas de sens Mathématique. Donc ... à ne pas utiliser. Dans les maths, il n'y a rien à comprendre. On a des formules, on applique des théorèmes, c'est tout ;-)
  • Ce n'est évidemment pas vrai qu'il n'y a rien à comprendre !
  • @Math Coss : tu as raison, j'exagère un peu car je n'aime pas les questions sans signification.
    Une fonction $(x,y)\mapsto f(x,y)$, $C^1$ par rapport à $y$ ? Moi pas comprendre.

    Moi, je connais ? $f$ est $C^1$ sur un ouvert de $\R^2$
  • @Zephir, tu veux dire que $f$ n'est pas de classe $C^1$ sur $\R^2\setminus \{y=-(4)^{1/3}\}$ ? Pourtant $f$ et $df/dy$ sont continues. Qu'est-ce qui empêche que $f$ soit de classe $C^1$ (pardon si c'est bête), c'est le saut au point $y=-(4)^{1/3}$ ?
  • Non. C'est le qualificatif $C^1$ qui est GLOBAL. Il veut dire "une fois continument différentiable".
    Toi tu veux parler de dérivée partielle, soit mais alors la continuité est-elle partielle ou globale ? On ne s'en sort pas.

    Alors il vaut mieux utiliser un langage qui fait sens, c'est-à-dire qui se traduit de manière non ambigu et comréhensible en formules mathématiques.
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