Un exercice contenant une exponentielle

Salut tout le monde
J'ai encore une fois un exercice à résoudre pour s'entraîner en calcul différentiel.
Premièrement je ne sais pas pourquoi l'application Phi donnée va vers l'ensemble des endomorphismes linéaires continus, même si l'exponentielle n'est pas linéaire !
Et aussi, je ne trouve pas le même résultat dans la première question, j'ai utili la composée des applications mais je ne trouve pas la même dérivée (il y a un exp'(tA) à la place de exp(tA) )
J'ai besoin de votre aide s'il vous plaît.
Cordialement.95672

Réponses

  • Bonjour,
    il faut utiliser la définition de l'exponentielle dans une algèbre de Banach puis justifier par passage à la limite que $\vert \vert e^A\vert \vert \leq e^{\vert \vert A \vert \vert}$ pour la continuité.
    Pour la dérivabilité, encore la définition, il faut calculer $ \phi (t+h)- \phi (t) $ ....
  • L'application exponentielle n'est pas linéaire, mais ici c'est $\exp(tA) : x \mapsto \exp(tA)x$ qui est linéaire continue sur $E$. Donc $\varphi$ est bien à valeurs dans $\mathcal L_c(E)$.
  • Slaut @Said Fubini je trouve : phi(t+h)-phi (t) = exp((t+h)A) - phi(t) =exp(tA+hA)-phi(t)
    Je ne sais pas comment continuer !!!
  • Salut,

    Comme te l’a indiqué Said, il suffit de passer par la définition.
    Pour une norme $||\cdot||$ quelconque, tu peux t’intéresser à:
    $||e^{tA+hA}-e^{tA}-hAe^{tA}||$ et montrer que ce truc est un $o(h)$.
  • @Amathoué
    J'ai fait une majoration de cette quantité mais je ne trouve pas que c'est un o(h) ,il me reste un exp(tA)
  • Ecris ce que tu as obtenu.
  • \begin{align*}
    (||\exp(th+tA) -\exp(tA)- hA\exp(tA) || )/||h|| & \leq \big(||\exp(th+tA)||+||\exp(tA)||+||hA\exp(tA)||\big)/||h|| \\
    &\leq \big(\exp(||(th+tA)||+\exp(||(tA)||)+||h|| ||A|| \exp(||tA||)\big)/||h|| \\
    &\leq (\exp(||(th+tA)||+\exp(||(tA)||)+||h|| ||A|| \exp(||tA||)

    \end{align*} Lorsque $h$ tend vers $0$ il reste $2\exp (tA).$
    :-S
  • Illisible.

    Bon, comme l’a indiqué Said, nous sommes dans le cadre d’une algèbre de Banach pour définir l’exponentielle $e^A$.
    On considère alors une norme quelconque dans ce cadre, qui est donc une norme d’algèbre.
    On a:
    $||(e^{hA}-I-hA)e^{tA}||\leq ||e^{tA}|| \cdot ||e^{hA}-I-Ah||$.
    Or un DL donne $e^{hA}=I+Ah+o(h)$.
    Je te laisse terminer.
  • Aah oui c'est du l'inteligence de penser au DL (tu)
    Le reste c'est simple il faut juste remplacer l'expression par o(h)
    Mais s'il vous plaît comment passer de hAexp(tA) à Aoexp (tA) , est-ce que c'est trivial ?
    Cordialement .
  • En fait $Ae^{tA}$ c’est $A\circ e^{tA}$.
  • Ok merci beaucoup
  • Après, si tu sais justifier que la série qui permet de définir l’exponentielle d’endomorphismes est nécessairement normalement convergente, tu peux dériver termes à termes...
  • Désolée mais je n'ai pas compris ce que tu veut dire !
  • Pour la 2ème question:
    F est bilinéaire symetrique, comme R est de dim finie , alors F est dérivable.Mais je ne sais ps comment la dériver ?
    Cordialement
  • Ahlam a écrit:
    Désolée mais je n'ai pas compris ce que tu veut dire !

    Eh bien c’est peut-être par là qu’il fallait commencer, c’est quoi la définition de $exp(A)$ ici?
  • C'est la limite de ( I +A/p)^p avec p tend vers 0.
  • Ah d’accord c’est défini comme cela dans ton cours?
  • Oui mais on n'a pas introduit que l'espace est de Banach.
  • Svp une indication pour le calcul de la dérivée dans la 2eme question
  • Formule de dérivation d’un produit, puisque le produit scalaire en est un, et qu’il est bilinéaire symétrique...
  • Salut
    Si tu veux m'expliciter un peu:-S
  • Salut Ahlam,

    Benh si tu veux dériver $f: t\mapsto u(t) \cdot v(t)$,(j’ai juste noté $\cdot$ à la place du crochet) tu appliques « u v prime plus u prime v »!
    Concrètement, tu as pour tout réel $t$, $f’(t)=u’(t) \cdot v(t)+u(t)\cdot v’(t)$.
  • Salut
    Oui je sais ça ,mais maintenant c'est un produit scalaire je ne crois pas que c'est la même chose !!
    Merci pour votre temps précieux .
  • Voici comment on peut commencer la preuve de cette propriété:

    $u(t+h) v(t+h)-u(t) v(t)=u(t+h)v(t+h)-u(t+h)v(t)+u(t+h) v(t) -u(t)v(t)$.
    1)Peux-tu terminer?
    2)Quelle propriété de la loi produit usuel utilise-t-on pour achever cette preuve?
  • Bonsoir
    Je ne sais si ça c'est que tu veux dire, moi j'ai fait comme suit.95746
  • Salut,

    À partir de la ligne 5, cela n’a plus de sens! Qu’est-ce que le produit scalaire d’un réel par un vecteur?
    Ce n’est pas $\frac{t}{||t||}$ mais plutôt $\frac{e^{tA}x}{||e^{tA}x||}$. Corrige cette erreur.
    Ensuite certains détails de notation : tu calcules $du(t) (h)$.
    C’est quand même dommage que tu ne tiennes pas compte de mon indication précédente.
  • Désolée mais je n'ai pas compris ton indication précedante .
    Moi j'ai utilisé la régle du composée fog et j'ai pris f c'est ||t|| sa dérivée est <t/||t||,h>
    et g c'est exp(tA)x
  • Ahlam a écrit:
    Désolée mais je n'ai pas compris ton indication précedante .

    Tu as dit penser que la formule de la dérivée d’un produit ne s’applique pas ici.
    Je t’ai dit que si, elle s’applique et j’ai essayé de t’expliquer pourquoi en te demandant d’où venait à la base cette formule.

    Ensuite, ce que tu as écrit dans ton image n’a pas de sens et je t’ai expliqué pourquoi et tu as mal appliqué la différentielle d’une composée.
  • Pour t’aider encore, tu dois trouver que pour tout réel $t$:
    $F’(t)=2(Ae^{tA}x | e^{tA}x)$.
  • Salut Amathoué
    D'accord mais j'ai fait autrement 8-)
    Cordialement95780
  • C’est n’importe quoi.
  • Mais pourquoi
  • Rien qu’en regardant la fin:
    $F’(t)$ est un endomorphisme???
  • Je vais rentrer tard aujourd’hui. Je t’aiderai une fois à la maison car ce que tu as fait appelle un certain nombre de commentaires.
    @+
  • Salut Ahlam,

    Désolé, j’ai des journées un peu chargées en ce moment.
    Comme je te l’ai dit, ta méthode précédente fonctionne si tu corriges ton erreur(que je t’ai indiquée!).
    Tu écris que le nombre dérivé de $||e^{tA}x||^2$ en $t$ est $2||e^{tA}x||\times ||e^{tA}x||’$. Bon, acceptons la notation. C’est ok.
    Mais je préfère noter $f :\mathbb{R}\to E, t\mapsto e^{tA}x$ et $g:E\to \mathbb{R}, u\mapsto ||u||$ de sorte que pour tout réel $t$, $g \circ f (t)=||e^{tA}x||$.
    Notre nombre dérivé en $t$ de $t\mapsto ||e^{tA}x||^2$ s’écrit:
    $F’(t)=2||f(t)|| \times (g \circ f)’(t)$.
    La différentielle de notre composée en $t$ pour faire simple, c’est la formule:
    $d_t (g\circ f)= d_{f(t)} g \circ d_t f$. C’est une application linéaire au passage, par définition d’une différentielle.
    Bon, appliquons cette formule correctement en $t$.
    $d_{f(t)} g$, c’est l’application linéaire $h\mapsto (\frac{f(t)}{||f(t)||} | h)$.
    $d_t f$, c’est l’application linéaire $h \mapsto Ae^{tA}x h$.
    Donc, $d_t (g\circ f)$, c’est l’application linéaire $h \mapsto (\frac{f(t)}{||f(t)||} | Ae^{tA}x h)$, qu’on peut écrire :
    $h \mapsto (\frac{f(t)}{||f(t)||} | Ae^{tA}x) h$. Eh, oui, on ne peut sortir que des scalaires du crochet, pas des endomorphismes!
    Par conséquent, $F’(t)=2 ||f(t)|| (\frac{f(t)}{||f(t)||} | Ae^{tA}x)$.
    Le souci, c’est qu’il faut distinguer $x$ nul et $x$ non nul, c’est ch...t.
    Je te laisse simplifier.

    En revanche, je te conseille de relire ce que je t’ai proposé sur la dérivée d’un produit...
  • Bonjour Amathoué
    Non c'est pas grave le temps passe court !
    Bah, je trouve que je ne maîtrise pas bien le calcul diff puisque j'ai commis ces fautes, le problème c'est que lorsque on est dans R les choses se mélangent dans mon cerveau.
    Ok je vais prendre tes conseils par cœur.Si j'ai d'autre problèmes je vais vous demander l'aide.
    Merci infiniment.
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