exo fonction

bonjour

voilà un exo qui a été posé sur le serveur d'exercice et que je n'arrive pas à résoudre. pouvez-vous m'aider ?

Soit $ f$ une fonction continue sur $ [0;1]$. On suppose que $ f$ vérifie :

$ \forall x \, \in \, [0;1] \quad f(x)=\sum_{k=1}^{+\infty}\frac{f(x^{k})}{2^{k}}$

$ f$ est elle constante ?

Réponses

  • Bonjour,

    En considérant le max et le min de f sur [0;1], il me semble (à vue de nez), qu'ils sont tous les deux égaux à f(0), par continuité. Désolé, pas envie de vérifier.

    Lebesgue
  • Donc la fonction est constante
  • en effet ça marche très bien merci beaucoup
  • Je ne vois pas bien d'où sort que le max et le min sont tous deux égaux à f(0). Quelle est l'idée ?
  • Tu peux rédiger le fait que $f(0)$ est par exemple strictement inférieur au max, puis tester la formule en un point où le max est atteint. Pour les premiers termes de la somme on ne peut rien dire, mais à partir d'un certain rang... (évidemment, il faut avoir remarqué que $\sum \frac{1}{2^k}=1$)
    Je me demande ce qu'il se passe si on enlève la continuité. Vraisemblablement ça ne marche plus.
  • Corentin :
    Généralement quand elle est mesurable ça marche mais pas là : la fonction caractéristique de l'ensemble des nombres algèbriques de [0;1] convient (et est mesurable).

    Lebesgue
  • Et elle est non constante evidemment, car sinon pi serait algèbrique donc la terre s'arrêterait de tourner.
  • L'ensemble des algébriques n'est pas mesurable?
    Il me semblait pourtant que ces ensemble est dénombrable.
  • Mais si, c'est ce que j'ai dit, non ?
  • Oula... faut que je lise les phrases en entier.
    Blablabla, c'est la chaleur tout ça.
  • corentin, je ne comprends pas. Si f(0) est strictement inférieur au max, la fonction ne peut pas être constante.

    J'ai essayé de séparer la somme, d'utiliser l'uniforme continuité ... mais ça ne donne rien du tout.
  • salut !

    le minimum m est atteint en a.
    m = f(a) = sum(f(a^k)/2^k) <= m x sum(1/2^k) = m
    avec égalité ssi pour tout k, f(a^k) = m
    si a est différent de 1, alors par continuité de f et passage à la limité on a f(0) = m.
    on fait pareil avec le max M qui est atteint en b.
    si b différent de 1, alors f(0) = M.
    on a alors m = M et f est constante.

    si a et b sont égaux à 1 alors on a directement m = M et f constante.

    reste le cas ou soit m soit M n'est atteint qu'en 1.

    quitte à considérer -f on peut supposer que m n'est atteint qu'en 1.
    et c'est là qu'il faut y aller à coup de continuité.
    en 0, m n'est pas atteint donc on a des termes > m+e avec e > 0 qui vont se retrouver dans la somme pour k suffisamment grand si a^k tend vers 0.
    par continuité on se prend un a très proche de 1 et < 1 tel que f(a) < m+e.
    et ça doit marcher...

    à+

    Riri
  • "corentin, je ne comprends pas. Si f(0) est strictement inférieur au max, la fonction ne peut pas être constante. "
    C'est un raisonnement par l'absurde. :)
    Pour le reste, pas mieux que Riri, il a bien remarqué qu'il y avait un petit truc à dire si le max est en $1$.
  • Y'a un truc qui m'échappe. Riri écrit :
    \[ m = f(a) = \sum_{k=1}^\infty \frac{f(a^k)}{2^k} \leq \sum_{k=1}^\infty \frac{m}{2^k} \]

    Hors par définition de $m$, pour tout $k \in \N$, $m \leq f(a^k)$. On aurait donc plutôt
    \[ \sum_{k=1}^\infty \frac{f(a^k)}{2^k} \geq \sum_{k=1}^\infty \frac{m}{2^k} \]

    Non ?

    Par ailleurs je ne vois pas d'où vient le ssi. On peut très bien avoir $\displaystyle{\sum_{k=1}^\infty \frac{a_k}{2^k} = \sum_{k=1}^\infty \frac{b_k}{2^k}}$ sans que $a_i$ soit égal à $b_i$ pour tout $i$.
  • Ok oubliez la 2e objection, m étant le minimum c'est bien un ssi.
    La 1ère objection reste valable, mais ne change pas la suite du raisonnement.

    Merci bien. :)
  • Ah oui tiens, il y a un lapsus, c'est pas m mais M. Ca ne change rien à part le sens des inégalités.
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