approximation de f et f'

$f:[a,b] \longrightarrow \R$ de classe $C^1$
est-ce qu'on peut trouver une suite de fonctions polynomiales $(P_n)$ tq $(P_n)$ converge uniformément vers $f$ et $(P_{n}')$ converge uniformément sur $f'$ ?

Réponses

  • Il me semble que les polynômes de Bernstein répondent à tes attentes.
  • Sans être explicite, tu sais qu'il existe une suite de polynômes $Q_n$ convergeant uniformément vers $f'$ puisque cette dernière est continue. Tu définis $P_n(x)=f(0)+\int_0^x Q_n(x) \, dx$. $P_n$ est polynômiale et la suite $(P_n)$ converge uniformément vers $f$ en vertu d'un théorème que tu dois avoir dans ton cours. Il est intéressant de voir qu'on s'occupe d'abord de la dérivée, ça illustre bien le fait que la convergence uniforme se comporte bien lors d'une intégration mais mal lors d'une dérivation. De manière plus abstraite, pour la norme infinie, l'intégration est continue mais pas la dérivation.
  • Avec ces polynômes,c'est vrai aussi pour toutes les dérivées d'ordre r , avec 0 <= r <= p si f est de classe <SPAN CLASS="MATH"><IMG WIDTH="23" HEIGHT="14" ALIGN="BOTTOM" BORDER="0" SRC="http://www.les-mathematiques.net/phorum/2006/11/6/100883/cv/img1.png&quot; ALT="$ C^p$"></SPAN>.<BR>
  • Mieux (ou pas), si une suite de polynômes $(P_n)$ est telle que $(P'_n)$ converge uniformément vers $f'$ et $P_n(x_0)$ converge vers $f(x_0)$ avec $x_0 \in [a,b]$ alors la suite $(P_n)$ convient.
  • Et c'est même vrai sans que les $P_n$ soient des polynômes ; c'est le théorème dont je parlais. En fait il suffit de supposer que $(f_n)$ est une suite de fonctions $C^1$ telle que $(f'_n)$ converge uniformément vers une fonction $g$ (nécéssairement continue) et qu'il existe $x_0$ tel que la suite réelle $(f_n(x_0))$ ait une limite $\ell$. Alors $(f_n)$ converge uniformément vers une fonction $f$, de classe $C^1$ et telle que $f'=g$. De plus elle vérifie $f(x)=\ell+\int_{x_0}^x g(t) \, dt$ (à propos j'ai fait une grosse faute dans mon premier message, j'ai mis $x$ comme borne d'intégration {\bf et} comme variable d'intégration).
  • Au bûcher :-)
  • Euh tu y vas un peu fort.. la peine habituellement recommandée est une simple phalange coupée :-)
  • Va pour la phalange alors !
  • merci egoroff pour ces éclairssicements.
    une autre question : $f$ est de classe $C^{infty}$ peut on trouver une suite de fonctions polynomiales $(P_n)$ tout $k$ la suite $(P^{(k)}_n)$ converge uniformément vers $f$ ?
  • La réponse est oui.

    Soit $\epsilon_n$ une suite de nombre positif qui décroit vers $0$.
    Construit une suite $P_n$ tel que $\|f^{(j)}-P_n^(j)\| \leq \epsilon_n$ si 0 \leq j \leq n$ et tu as gagné.
  • La réponse est oui.

    Soit $\epsilon_n$ une suite de nombre positif qui décroit vers $0$.
    Construis une suite $P_n$ telle que $\|f^{(j)}-P_n^{(j)}\| \leq \epsilon_n, \text{ si }\ 0 \leq j \leq n$ et tu as gagné.
  • La convolution, ça marche aussi, non ?

    Si on réussit à trouver une unité approchée $(K_n)$ polynomiale (ie $K_n$ est un polynôme pour tout$n$ ) sur $[ -1, 1] $ c'est gagné (quitte à faire un changement de variable affine ensuite). En effet, on a alors $K_n * f$ polynomiale et
    $ || K_n * f - f || \longrightarrow 0$ mais aussi (f continue)
    $ || \frac{d^m}{dx^m}(K_n * f) - \frac{d^m}{dx^m}f || = ||K_n * ( \frac{d^m}{dx^m} f ) - \frac{d^m}{dx^m}f || \longrightarrow 0 $ pour tout $m$
    ($ \frac{d^m}{dx^m}(K_n * f) = K_n * ( \frac{d^m}{dx^m} f )$ d'après les théorèmes de dérivation )
    Il reste plus qu'à construire $K_n$ hum ... :)
    bon $P_n = \alpha_n (1-X^2)^n$ ($\alpha_n$ de sorte à ce que l'intégrale vale 1) marche, non ? j'ai la flemme de refaire le calcul, personne a son cours sur la convolution ?
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