Convergence uniforme d'une suite de fonctions

Bonjour , on m'a posé une question sur la convergence uniforme de la suite : fn(x)=xn f(x) sur [0,1] .
Si f(1)=0 et f de classe C1 , fn converge uniformément vers 0 .
La question se pose si f n'est pas de classe C1 ?

Réponses

  • tu prends $f(x)=\ln(x)$ ?
    Le 😄 Farceur


  • Bonjour,
    Si $f(1)=0$ et $f$ est continue sans être $\mathcal{C}^1$, $f_n$ converge quand même uniformément vers $0$.
    Edit : LaTeXisation
  • Calli, on peut améliorer son texte
    Soit f une fonction continue sur [0,1] et posons $f_n(x)=x^n f(x)$
    (f_n) converge uniformément sur [0,1] $\iff f(1)=0$
    Le 😄 Farceur


  • Après une courte nuit blanche j'ai démontré que la condition nécessaire et suffisante pour la convergence uniforme est :
    f(1)=0, f bornée et seulement continue en 1
  • Pas plutôt continue en 1 ?
  • Hum, $f(x)=x$ si $0\leq x<1$ et $f(1)=0$ m'a l'air d'un contre-exemple à ta denière affirmation.
  • @gebrane, $x^n \ln(x)$ converge uniformément vers 0, donc je ne sais pas ce que tu voulais dire quand tu as évoqué le ln.
  • Bon dimanche epsilon, peux-tu mettre ta preuve au propre ?
    Le 😄 Farceur


  • @epsilon0, quand tu corriges une erreur que quelqu'un a pointée (même si ce n'est qu'une faute de frappe), il est plus honnête de mettre un "édit: j'ai corrigé tel truc" que de corriger "en cachette". Et ça permet à d'éventuels futurs lecteurs de comprendre la discussion. Merci.
  • calli avec $f_n(x)=x^n \ln(x)$ on a sauf erreur $f'_n(x)=(n\ln(x)+1)x^{n-1}$ qui s'annule en $e^{-\frac 1n}$, le sup de $f_n$ ne tend pas vers 0 sauf erreur.
    edit il y a erreur.
    Le 😄 Farceur


  • @gebrane, $x^n \ln x = x^{n-1} x\ln x$ et $ x\ln x$ est continue sur [0,1] (quand on la prolonge) et nulle en 1.
  • Calli puis-je voir ta preuve sur la C.N.S, ma preuve utilise la continuité de f sur [0,1]
    Le 😄 Farceur


  • Réponse à : message d'epsilon0

    D'ailleurs, il y a un problème dans ta CNS, @epsilon0. $f_n$ peut converger uniformément vers $0$ sans que $f$ soit bornée comme le montre $f=\ln$. Ce que tu as trouvé est une condition suffisante.
    Edit : LaTeXisation
  • Je crois avoir trouvé une CNS : $f_n$ converge uniformément vers $0$ ssi $f(1)=0$, $f$ est continue en $1$, $f$ est bornée sur tous les intervalles $[a,1]$ avec $a>0$ et il existe $n$ tel que $f(x) = O(1/x^n)$ en 0. Ça peut se ré-exprimer ainsi : $f(1)=0$, $f$ est continue en $1$ et il existe $n$ tel que $f_n$ est bornée sur $[0,1]$.
    Edit : LaTeXisation
  • Cher Calli , je m'excuse car je ne suis pas très familier avec la rédaction dans ce forum .
    La fonction ln n'est pas définie en 0 , on la remplace par x.ln(x) et ça marche .
    Pour la preuve il suffit d'écrire la définition de la continuité en 1, pour un epsilon donné , ce qui donne un alpha qui partage l'intervalle en 2, le reste est simple .
  • @epsilon0, ce que je disais c'est que la fonction $f$ qui vaut $\ln(x)$ sur $]0,1]$ et, par exemple, $0$ en $0$ vérifie $f_n \to 0$ uniformément, alors qu'elle n'est pas bornée. Elle contredit donc ta CNS. Et répondre "quand on remplace $f$ par la fonction qui m'arrange, ça marche" n'est pas très convaincant.
  • Je vais démontrer ce que j'ai affirmé ce matin : $f_n$ converge uniformément vers $0$ ssi $f(1)=0$, $f$ est continue en $1$ et il existe $n$ tel que $f_n$ est bornée sur $[0,1]$.
    $\Leftarrow$ : Quitte à remplacer $f$ par une $f_n$ bornée, on peut supposer $f$ bornée. Soit $\varepsilon$. Soit $\delta$ associé à $\varepsilon$ pour la continuité en 1. $\|f_n\|_\infty \leqslant \max((1-\delta)^n \|f\|_\infty,\varepsilon)=\varepsilon$ pour $n$ assez grand.
    $\Rightarrow$ : $\|f_n\|_\infty$ tendant vers 0, il est ultimement fini. Et si $f$ n'est pas continue en 1 avec $f(1)=0$, alors : $\exists \varepsilon,\forall n, \exists x>1/2^{1/n}, |f(x)|>\varepsilon$, donc $|f_n(x)|>\varepsilon/2$.

    Montrons maintement : il existe $n$ tel que $f_n$ est bornée ssi il existe $n$ tel que $f(x) \underset{x\to0}{=} O(1/x^n)$ et pour tout $a>0$, $f$ est bornée sur $[a,1]$.
    $\Rightarrow$ : Si $f_n$ est bornée, alors $f(x)= O(1/x^n)$ est clair et $\forall a>0, \|f\|_{\infty,[a,1]} \leqslant \|f_n\|_\infty /a^n<\infty$.
    $\Leftarrow$ : Si $f(x)= O(1/x^n)$, alors il existe $a,M>0$ tel que $f(x) \leqslant M/x^n$ sur $]0,a]$. Donc $f_n$ est bornée sur $[0,a]$ et sur $[a,1]$.
  • Calli Vous avez raison, merci beaucoup.
    On peut généraliser aux suites nk.xn.f(x) et aux séries de fonctions de terme général ces fonctions.
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