Équation fonctionnelle f(2x)=f(x)^2
dans Analyse
Bonjour à tous !
Je bloque sur l'équation fonctionnelle suivante.
$ f$ est une fonction de $\mathbb{R}$ dans $\mathbb{R}$, dérivable en $0$, telle que : $$
\forall x \in \mathbb{R},\quad f(2x)=f(x)^2.
$$ Des pistes ? :-D
Je bloque sur l'équation fonctionnelle suivante.
$ f$ est une fonction de $\mathbb{R}$ dans $\mathbb{R}$, dérivable en $0$, telle que : $$
\forall x \in \mathbb{R},\quad f(2x)=f(x)^2.
$$ Des pistes ? :-D
Réponses
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Itère la relation initiale pour avoir : $$\forall x\in \mathbb{R},\ \forall n\in \mathbb{N},\quad f(x)=\Big(f\big(\frac{x}{2^{n}}\big)\Big)^{2^{n}}.
$$ Évalue en $0$ la relation initiale pour avoir : $f(0)=0$ ou $f(0)=1.$
Traite ces deux cas séparément (pour le dernier cas procède à un DL à l'ordre $1$ en $0$). -
Bonjour,
Pour prolonger le message de BobbyJoe ci-dessus, dans le cas où f(0) = 1:
comme f est continue en 0, il existe a > 0 tel que |x| < a entraîne f(x) non nul.
Par la formule du message, on a donc f(x) non nul pour tout x réel, et dans ce cas f(x) > 0 pour tout x.
Il paraît alors judicieux de poser u(x) = ln(f(x)) et la formule devient:
u(x) = 2nu(x/2n)
pour tout x et tout n.
Comme le dit BJ, on utilise le DL à l'ordre1 donné par la dérivée m = u'(0):
u(x) = mx + o(x) lorsque x tend vers 0.
Pour x fixé non nul, il reste à vérifier que pour tout r > 0, on a:
| f(x)/x - m | < r.
D'où...
Cordialement. -
pardon pour la coquille: lire |u(x)/x - m| < r...
-
merci pour vos réponses, j'ai déjà essayé de traiter le cas f(0)=0 mais je ne vois pas vraiment quoi faire
je pensais utiliser la définition du taux d'accroissement :
$\frac{f(x)}{x} \underset{x\rightarrow 0}{\rightarrow} f'(0)$
mais ça n'aboutit pas... -
Bonjour,
Est-il possible qu'il existe $x\in \mathbb{R}$ tel que $f(x)<0$? Une fois répondu à cette question, tu devrais être en mesure d'avoir des informations sur $f'(0)$ dans le cas $f(0)=0$. -
Pour le cas $f(0)=1$, un développement limité à l'ordre 1 donne le résultat. Pour $x$ fixé, on écrit : \[
\Big(f\big(\frac{x}{2^n}\big)\Big)^{2^n}=\exp\Big(2^n\ln\big(1+\frac{x}{2^n}f'(0)+o(2^{-n})\big)\Big)=\dots
\] et on conclut en faisant tendre $n$ vers l'infini.
Pour le cas $f(0)=0$, on peut faire la même chose... mais le développement limité à l'ordre 0 suffit. -
Bonjour,
Peux-tu écrire toutes les étapes car je n’y arrive pas pour le cas $f(0)=0.$ -
Pour faire court : $0^{\infty}$ n'est PAS une "forme indéterminée"...
-
Bonjour,
Compris.
Mais. Ça ne marche toujours pas...
Écris tout bien et je te dis où je bloque. -
Si $f(0)=0$, il me semble que l’on a $f’(0)=0$ par positivité de la fonction $f$, et on trouve finalement que $f$ est nulle avec la limite de bisam.
Édit : Ou utiliser simplement la continuité de $f$ en 0.
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Bonjour!
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