Fonction uniformément continue

Bonsoir

Soit $f : \R \rightarrow \R$ une fonction uniformément continue.
Démontrer qu'il existe $(a,b) \in \R^{+} \times \R^{+}$ tel que $\forall x \in \R, \ |f(x)| \leq a |x|+b$


Dans mon livre, ils séparent les cas $x \in \R^+$ et $x \in \R^-$ je n'ai pas compris ce que ça change.
Et comment trouver l'astuce pour démarrer ce genre d'exercice ?
Cordialement.

Réponses

  • Bonsoir,
    Pour le coup de la séparation des cas, c'est un choix de l'auteur.
    Pour le démarrage: tu te rappelles qu'une fonction uniformément continue vérifie $\forall \epsilon> 0,\ \exists \alpha > 0,\ \forall x,y,\ |x-y|\leq\alpha\Rightarrow |f(x)-f(y)|\leq \epsilon$.
    Depuis cette formule : choisis un $\epsilon$, on lui associera un $\alpha(\epsilon)$ (dans la convention que je viens de donner).
    Montre que $|f|$ admet un maximum sur $[-\alpha,\alpha]$, nommons le $c$. Prends $a=c+\epsilon$, je te laisse faire le reste.

    Edit, le lendemain: Oups, je suppose que je voulais écrire $b=c+\epsilon$, pas $a$.
  • Ok merci.
    Je prends $\varepsilon=1$ donc il existe $\eta>0$ tel que $\forall (x,y) \in \R^2, \ |x-y| \leq \eta \implies |f(x)-f(y)| \leq 1|$

    Pour $y=0$ cela donne : $ x \in [-\eta,\eta] \implies |f(x)-f(0)| \leq 1$

    Or $|f|$ est continue sur $ [-\eta,\eta] $ elle admet donc un maximum $M$.

    Mais je ne vois pas trop quoi faire après.
  • Bonjour
    Supposons que $f$ est uniformément continue sur $\mathbb R^+$. Fixons $x\in \mathbb R^+$ et notons $n=[x/\eta]$ (partie entière de $x/\eta$).
    Donc $n\eta\leq x<(n+1)\eta$, par suite $$
    |f(x)-f(0)|=\Big|f(x)-f(n\eta)+\sum_{k=0}^{n-1} [f((k+1)\eta) - f(k\eta)] \Big| \leq \cdots \leq 1+n.
    $$ Tu va trouver après que $b=|f(0)|+1$ et $a=1/\eta$.
    Cordialement.
  • Ok merci.

    Mais où utilisez vous le fait que $x \in \R^+$ dans la démonstration ?

    Et qu'est ce qui change si je veux refaire la démonstration pour $x \in \R^-$ ?
  • Dans la preuve on a besoin que $n=[x/\eta]$ la partie entière de $x/\eta$ doit être un entier positif. Sinon, On sépare les deux cas $x\in \mathbb R^+$ et $x\in \mathbb R^-$.
  • En quoi on a besoin qu'il soit positif le $n$ ? Ça change quoi si $n$ est négatif ?
  • Bah c'est délicat de majorer $$|f(x)-f(n\eta)|+\sum_{k=0}^{n-1} |f((k+1)\eta) - f(k\eta)|$$ par $1+n$ si $1+n$ est négatif !
  • Merci Poirot j'ai compris !

    Du coup, si $x \in \R^{-}$. Je pose : $-x \in \R^{+}$

    Il existe un entier $n \in \N$ tel que : $n \eta \leq -x < (n+1) \eta$

    On a : $f(x)=f(0)+f(\eta)-f(0)+f(2 \eta)-f(\eta) + \cdots f(n \eta)-f((n-1) \eta)+f(x)-f(n \eta)$

    D'où $|f(x)| \leq |f(0)| +(n+1) $

    Or : $n \leq \frac{-x}{\eta}$ d'où : $|f(x)| \leq |f(0)| + 1- \frac{1}{\eta} x$

    Finalement : $\forall x \in \R \ |f(x)| \leq |f(0)| + 1 + \frac{1}{\eta} |x|$
Connectez-vous ou Inscrivez-vous pour répondre.