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#1 Re : Entraide (supérieur) » valeurs propres » 15-04-2016 19:03:41

et si on n'a pas de logiciel pour faire le tracé? Juste une feuille est un style, comment on montre que 0 est la seule et unique solution?

#2 Entraide (supérieur) » valeurs propres » 15-04-2016 12:27:52

tintin
Réponses : 3

J'ai le problème aux limites suivant:
$$
\begin{cases}
y"+\lambda y=0\\
2 y(0)-y(\pi)=0\\
2 y'(0)+y(\pi)=0
\end{cases}
$$
La question est de déterminer les valeurs propres du problème. Pour ca je souhaite utiliser deux méthodes: la première est de considérer $_lambda=0$ et $\lambda \in \C^*$, la deuxième est de considérer $\lambda=0$, $\lambda >0$ et $\lambda < 0$.
Cas 1. $\lambda < 0$ on pose $\lambda=-\alpha^2$, où $\alpha \in \R^*$ et dans ce cas, la solution générale s'écrit
$$
y(x)= C_1e^{\alpha x}+ C_2 e^{-\alpha x}
$$
où[tex] (C_1,C_2)[/tex] vérifie un système linéaire homogène dont le déterminant est:
$$
det= -8+4 e^{-\alpha \pi}
$$
[tex]det = 0$[/tex] implique [tex]\alpha= -\dfrac{\ln(2)}{\pi}[/tex]. Le problème admet alors des valeurs propres strictement négatives: [tex]\lambda= \left(-\dfrac{\ln(2)}{\pi}\right)^2
[/tex]
Cas 2.[tex]$lambda >0[/tex]. On pose [tex]\lambda = \alpha^2[/tex], où [tex]\alpha \in \mathbb{R}^*[/tex] Dans ce cas, la solution générale de l'edo est
$$
y(x)= C_1 \cos(\alpha x)+ C_2 \sin(\alpha x)
$$
où[tex] (C_1,C_2)[/tex] vérifie le système
$$
\begin{cases}
C_1(2 - \cos(\alpha \pi)) - C_2 \sin(\alpha \pi)=0\\
C_1 \cos(\alpha \pi) + C_2 (2 \alpha + \sin(\alpha \pi))=0
\end{cases}
$$
Le déterminant de ce système est:
$$
det= 4 \alpha + 2 \sin(\alpha \pi) - 2 \alpha \cos(\alpha \pi)
$$
[tex]det =0[/tex] implique[tex] 2 \alpha + \sin(\alpha \pi)- \alpha \cos(\alpha \pi)=0[/tex]
À ce point, je bloque. Comment résoudre cette équation trigonométrique?
Merci beaucoup.

#3 Re : Entraide (supérieur) » exo » 12-04-2016 20:48:32

Pour les questions: est ce que [tex]\widehat{f}[/tex] est continues? est-ce qu'elle est de classe [tex]C^{\infty}[/tex]? Est-ce qu'elle est dans [tex]S'(\mathbb{R})[/tex]?
Les réponses que je propose sont: oui, [tex]\widehat{f}[/tex] est continue, elle est de classe [tex]C^{\infty}[/tex] puisque c'est le produit d'un polynôme et une fonction exponentielle, et elle est dans [tex]S'(\mathbb{R})[/tex] parce qu'elle est intégrable (dans [tex]L^1(\mathbb{R})[/tex]). Vous êtes d'accord?

#4 Re : Entraide (supérieur) » exo » 11-04-2016 22:45:14

je ne comprend pas ce que vous voulez dire. Il y avait une erreur de frappe, je l'ai corrigé. Mon résultat est faux?

#5 Re : Entraide (supérieur) » exo » 11-04-2016 21:00:19

ok! C'est compris maintenant. On trouve
$$
\widehat{f}(\xi)= \dfrac{1}{1+\xi^2}(e^{-i \dfrac{\pi}{2} \xi} + e^{i \dfrac{\pi}{2} \xi})
$$
ainsi c'est correct?
- Autre question: comment répondre à la question: est ce que $\widehat{f}$ est continue? Moi je dis que oui car l'exponentielle est continue. Il y'a quelque chose de plus à dire?

#6 Entraide (supérieur) » exo » 11-04-2016 18:18:56

tintin
Réponses : 7

Bonjour,
j'ai la fonction suivante: $f(x)= \cos(x)$ si $x \in [-\dfrac{\pi}{2},\dfrac{\pi}{2}]$ et 0 sinon. J'ai les questions suivantes:
1. est ce que la transformée de Fourier et paire? Comment le savoir?
2. Pour le calcul de la transformée de Fourier de f, voici ce que je propose:
$\widehat{f}(\xi)= \displaystyle\int_{-\pi/2}^{\pi/2} \cos(x) e^{-ix\xi} dx$
en utilisant l'ipp, on pose $u(x)= e^{-i x \xi}$ qui implique $u'(x)= - i \xi e^{-i x \xi}$ et $v'(x)= \cos(x)$ qui implique $v(x)=\sin(x)$
et donc
$$
\widehat{f}(\xi)= e^{-i \pi/2 \xi} + e^{i \pi/2 \xi} + i \xi \displaystyle\int_{-\pi/2}^{\pi/2} \sin(x)e^{-i x \xi} dx
$$
puis en utilisant l'ipp pour calculer $ \displaystyle\int_{-\pi/2}^{\pi/2} \sin(x)e^{-i x \xi} dx$, on pose $u(x)= e^{-i \xi}$ implique $u'(x)= -i \xi e^{-i x \xi}$ et $v'(x)= \sin(x)$ implique $v(x)= - \cos(x)$ qui donne que
$$
\displaystyle\int_{-\pi/2}^{\pi/2} \sin(x)e^{-i x \xi} dx= - i \xi \displaystyle\int_{-\pi/2}^{\pi/2} \cos(x) e^{_i x \xi} dx
$$
et donc
$$
(1+i \xi) \widehat{f}(\xi)= e^{-i \pi/2 \xi} + e^{i \pi/2 \xi}
$$
qui implique que
$$
\widehat{f}(\xi)= \dfrac{2}{1 + i \xi} \cos(\dfrac{\pi}{2} \xi)
$$
est  ce que c'est correct?

#8 Re : Entraide (supérieur) » calcul transformée de Fourier » 10-04-2016 18:44:52

Ok, alors ca donne ceci
[tex]
<F(\delta_j),\varphi>= <\delta_j,F(\varphi)> = \displaystyle\int_{-\infty}^{+\infty} \varphi(j) e^{-ij \xi} dx
[/tex]
mais avec la somme sur j comment on conclut?

#9 Entraide (supérieur) » calcul transformée de Fourier » 10-04-2016 16:02:29

tintin
Réponses : 4

Bonjour,
comment on calcule la transformée de Fourier de [tex]\sum_{j=0}^n \delta_j[/tex]? Si j'utilise la définition [tex]F(\sum_j \delta_j)(\xi)= \displaystyle\int_{-\infty}^{+\infty} \sum_j \delta_j e^{-i x \xi} dx[/tex] ca donne n'importe quoi.
Merci beaucoup.

#10 Entraide (supérieur) » problème aux limites » 30-03-2016 13:56:19

tintin
Réponses : 0

Bonjour,
j'ai le problème suivant:
Soient [tex]y_1[/tex] et [tex]y_2[/tex] deux solutions linéairement indépendantes du problème
[tex]
\begin{cases}
a(x)y''+b(x)y'+c(x)y=0\\
l_1[y]= a_0 y(\alpha)+ a_1 y'(\alpha) + b_0 y(\beta)+ b_1 y'(\beta)=0\\
l_2[y]= c_0 y(\alpha)+ c_1 y'(\alpha) + d_0 y(\beta)+ d_1 y'(\beta)=0
\end{cases}
[/tex]
La question est: comment montrer que la solution de ce problème est [tex]y=0[/tex] si et seulement si [tex]l_1[y_1].l_2[y_2]-l_1[y_2].l_2[y_1] \neq 0[/tex]?
Merci beaucoup.

#11 Re : Entraide (supérieur) » question » 30-03-2016 10:33:10

Bonjour,
et pour la question suivante, est-ce qu'il n'y a pas d'erreurs dans les espaces que je prend s'il vous plaît
soit [tex]f \in L^2(\mathbb{R}^n)[/tex], et on considère l'équation[tex] \Delta u - u = \dfrac{\partial f}{\partial x_i}[/tex] qui admet une solution unique [tex]u \in H^1[/tex].
Est-ce que c'est correct d'écrire ceci:
Soit [tex]\varphi \in D[/tex]: [tex]<\Delta u - u,\varphi> = - <f, \dfrac{\partial \varphi}{\partial x_i}>_{L^2,L^2}[/tex]?
c'est là mon doute: est-ce qu'il est correcte d'écrire à la fin le crochet [tex]<.;.>_{L^2,L^2}[/tex]?
Le choix des espaces est bon? Merci beaucoup.

#12 Re : Entraide (supérieur) » question » 29-03-2016 22:32:52

Bonjour,
c'est vrai qu'on a besoin uniquement de la continuité. Mais, F n'est pas un morphisme?

#13 Entraide (supérieur) » question » 29-03-2016 12:30:45

tintin
Réponses : 4

Bonjour,
j'ai la question suivante: montrer que

[tex]||T||_{L^2} = (2 \pi)^{-n/2} ||F(T)||_{L^2}[/tex], où [tex]T[/tex] est dans [tex]L^2(\mathbb{R}^n)[/tex] et [tex](T_j)[/tex] est une suite de [tex]S[/tex] telle que [tex]T_j \to T[/tex] dans[tex] L^2(\mathbb{R}^n).[/tex]

Dites moi si la solution que je propose ci dessous est correcte, et est-ce qu'il y a des erreurs

On a [tex]T_j \in S(\mathbb{R}^n)[/tex], donc[tex] ||T_j||_{L^2}= (2 \pi)^{(n/2} ||F(T)||_{L^2(\mathbb{R}^n)}[/tex]

on sait que

[tex]T_j \to T[/tex] dans[tex] ^2(\mathbb{R}^n)[/tex]

donc

[tex]||T_j||_{L^2(\mathbb{R}^n)} \to ||T||_{L^2(\mathbb{R}^n)}[/tex] dans [tex]\mathbb{R}[/tex], parce que

[tex]| ||T_j||_{L^2} -||T||_{L^2}| \leq |||T_j - T||| \to 0[/tex]

[tex]
F: L^2(\mathbb{R}^n) \to L^2(\mathbb{R}^n)
[/tex]

est un morphisme,

donc

[tex]F(T_j) \to F(T)[/tex] dans [tex]L^2(\mathbb{R}^n)[/tex], et donc [tex]||F(T_j)||_{L^2} \to ||F(T)||_{L^2}[/tex]

et puisque

[tex]||F(T_j)||_{L^2} \to ||F(T)||_{L^2}[/tex] dans [tex]\mathbb{R}[/tex]

donc en passant à la limite dans

[tex]||T_j||_{L^2}= (2 \pi)^{-n/2} ||F(T_j)||_{L^2}[/tex]

on obtient que

[tex]||T||_{L^2}= (2 \pi)^{-n/2} ||F(T)||_{L^2}.[/tex]

Est-ce qu'il y a des erreurs dans ces écritures? Est-ce que c'est bien rédigé? Merci beaucoup.

#14 Re : Entraide (supérieur) » calcul » 22-03-2016 11:44:43

pourquoi il faut considérer le cas [tex]\xi=0[/tex] tout seul?
Merci d'avance.

#15 Entraide (supérieur) » exercice » 21-03-2016 12:45:30

tintin
Réponses : 3

Bonjour,
j'ai l'exercice suivant que je n'arrive pas à traiter entièrement. Je vous remercie par avance de m'aider.
1. Soit [tex]H[/tex] la fonction de Heaviside, et soit [tex]\varphi \in \mathcal{D}(\mathbb{R}).[/tex] Donner une condition sur [tex]\varphi[/tex] pour que la fonction [tex]H.\varphi[/tex] soit dans [tex]H^1(\mathbb{R}).[/tex]
2. Soit maintenant [tex]\varphi \in \mathcal{D}(\mathbb{R})[/tex] telle que [tex]\varphi=1[/tex] au voisinage de 0. On pose [tex]u=H.\varphi.[/tex]
a. Calculer la dérivée [tex]u'[/tex] en fonction de [tex]\varphi'.[/tex]
b. calculer la transformée de Fourier de u en fonction de la transformée de Fourier de [tex]H \varphi'[/tex]
c. Est-ce que [tex]F(H \varphi') \in S(\mathbb{R})?[/tex]
d. Montrer que [tex]F(u) \sim \dfrac{C}{x^{\alpha}}[/tex] au voisinage de [tex]+\infty[/tex], tels que [tex]C[/tex] est une constante, et [tex]\alpha[/tex] un réel à déterminer.
e. On définit l'espace [tex]H^s(\mathbb{R})= \{u \in L^2(\mathbb{R}), |x|^s F(u) \in L^2(\mathbb{R})\}[/tex]. Déterminer un réel[tex] s\geq 0[/tex] tel que [tex]u[/tex] ne soit pas dans [tex]H^s(\mathbb{R})[/tex]

Voici ce que je propose:
1. on note [tex]u(x)=H(x) \varphi(x)[/tex]. Pour que u soit dans H^1, il faut et il suffit que [tex]u\in L^2[/tex] et [tex]u' \in L^2[/tex]
D'un côté on a [tex]\displaystyle\int_{-\infty}^{+\infty} |u|^2 dx = \displaystyle\int_0^{+\infty}|\varphi|^2 dx = \displaystyle\int_0^a |\varphi|^2 dx[/tex] qui est toujours finie puis [tex]\varphi[/tex] est continue sur un compact, donc elle est bornée, et d'un autre côté, [tex]u'(x)= H(x) \varphi'(x)[/tex], et on a donc [tex]\displaystyle\int_{-\infty}^{+\infty} [u'|^2 dx = \displaystyle\int_0^a |\varphi'|^2 dx[/tex] qui est lui aussi toujours fini.
Conclusion: je ne trouve aucune condition sur la fonction test [tex]\varphi[/tex] pour que [tex]u[/tex] soit dans[tex] H^1[/tex].

2.
a. je trouve [tex]u'(x)= H(x)\varphi'(x).[/tex]

b. Je trouve [tex]F(u)= \dfrac{1}{i\xi} \varphi(0) + \dfrac{1}{i \xi} F(H \varphi').[/tex]

pour les questions c, d, et e je n'y arrive vraiment pas.
Merci par avance pour l'aide.

#16 Entraide (supérieur) » calcul » 21-03-2016 11:33:51

tintin
Réponses : 5

Bonjour,
je souhaite calculer la transformée de Fourier de la fonction [tex]\chi_{[-n,n]}[/tex].
Voici ce que je propose:
[tex]
F(\chi_{[-n,n]})= \displaystyle\int_{-n}^n e^{-i x \xi} dx= -\dfrac{1}{i \xi} [e^{-i n \xi} - e^{i n \xi}]= \dfrac{2}{\xi} \sin(n \xi).
[/tex]
est-ce que c'est correct? Merci par avance.

#17 Re : Entraide (supérieur) » Calcul d'une transformée de Fourier » 13-03-2016 23:52:34

Merci!
Dernière question: peux -tu me ré(expliquer comment on calcule la transformée de Fourier inverse de la fonction [tex]f(t)=e^{-\alpha t} H(t), \alpha \in \mathbb{N}[/tex]
Merci beaucoup.

#18 Re : Entraide (supérieur) » Calcul d'une transformée de Fourier » 13-03-2016 22:25:42

Je reprend, corrigez moi please.
on note [tex]g(x)=e^{-\epsilon |x|}[/tex]
[tex]
\widehat{d}(\xi)= \displaystyle\int_{-\infty}^{+\infty} e^{-\epsilon |x|} e^{_i x \xi} dx = \dfrac{2 \epsilon}{\epsilon^2 + \xi}.
[/tex]
pour calculer la transformée de Fourier de
[tex]
f_{\epsilon}(x)=\dfrac{1}{\pi} \dfrac{\epsilon}{\epsilon^2 + x^2}, \epsilon > 0.
[/tex]
on remarque que
[tex]
f_{\epsilon}(x)=\dfrac{1}{2 \pi} \widehat{g}(x)
[/tex]
qui implique que
[tex]
\widehat{f_{\epsilon}}(x)=\dfrac{1}{2 \pi} \widehat{\widehat{g}}(x)
[/tex]
et comme
[tex]
\widehat{\widehat{g}}(x)=(2 \pi) g(-x)
[/tex]
alors
[tex]
\widehat{f_{\epsilon}}(x)= g(-x)= e^{-\epsilon |x|}
[/tex]


c'est ok?

#19 Re : Entraide (supérieur) » question 1 » 12-03-2016 23:51:01

Donc puisqu'il y a égalité des normes, c'est une isométrie. Mais rien ne nous dit qu'elle est bijective. C'est ok?

#20 Re : Entraide (supérieur) » question 1 » 12-03-2016 22:50:16

l'exercice est posé dans le cadre des transformée de Fourier. Donc expliquez moi please.
Le fait que les deux normes soient égales nous dit que c'est une isométrie? C'est bien ca?
Ca ne nous dit pas que c'est une application bijective?
Et aussi, un isomorphisme c'est bien une bijection. Non?
Merci beaucoup.

#21 Re : Entraide (supérieur) » question 1 » 12-03-2016 21:46:31

non je ne le sais pas, c'est écrit dans le livre directement que de 1 et 2 on déduit que c'est un isomorphisme bijectif.

#22 Re : Entraide (supérieur) » question 1 » 12-03-2016 19:25:31

Bon alors récapitulons pour cet exercice.
1. Montrer que [tex]\forall \varphi \S: ||\varphi||_{L^2}= (2 \pi)^{-n/2} ||\widehat{\varphi}||_{L^2}[/tex]
Pour ca, on commence par montrer que
[tex]
\forall f,g \in S: <f,g>_{Lç2}= (2 \pi)^{-n} <\widehat{f},\widehat{g}>_{L^2}.
[/tex]
D'après la formule d'inversion de Fourier, on a:
[tex]
f(x)=(2 \pi)^{-n} \widehat{\widehat{f}}(x)
[/tex]
Ainsi:
[tex]
<f,g>=\displaystyle\int_= f(x) \bar{g}(x) dx = (2 \pi)^{-n} \displaystyle\int \widehat{\widehat{f}}(-x) \bar{g}(x) dx
[/tex]
[tex]
= (2 \pi)^{-n} \displaystyle\int [\displaystyle\int \widehat{f}(\xi) e^{i x \xi}d \xi] \bar{g}(x) dx
[/tex]
par Fubini, on a
[tex]
= (2 \pi)^{-n}\displaystyle\int[\displaystyle\int \bar{g}(\xi) e^{i x . \xi} d\xi] \widehat{f}(x) dx
[/tex]
et là, je veux bien écrire que c'est égale à [tex](2 \pi)^{-n} <\widehat{f},\widehat{g}>[/tex] mais en faite
[tex]
\displaystyle\int \bar{g}(\xi) e^{i x . \xi} d\xi= \widehat{\bar{g}}(-x).
[/tex]
Ca ne pose pas problème?

2. Montrer que [tex]||T||_{L^2}= (2 \pi)^{-n/2} ||\widehat{T}||_{L^2}[/tex]
de la question 1, on a que
[tex]||T_j||_{L^2}= (2 \pi)^{-n/2} ||\widehat{T_j}||_{L^2}[/tex]
et puisque la transformée de Fourier est continue dans[tex] L^2[/tex], l'hypothèse de [tex]T_j \to T[/tex] dans [tex]L^2[/tex] implique que [tex]\widehat{T_j} \to \widehat{T}[/tex] dans [tex]L^2[/tex]
ainsi, on a l'égalité souhaitée.
On a pas besoin du fait que L^2 soit complet?

3/ En déduire que l'application [tex]T \to (2 \pi)^{-n/2} \widehat{T}[/tex] est un isomorphisme bijectif. Quels arguments donner pour ca?
Merci beaucoup.

#23 Re : Entraide (supérieur) » Calcul d'une transformée de Fourier » 12-03-2016 18:53:42

Ok, il reste une question s'il vous plaît: calculer[tex] \lim_{\epsilon \to 0} \widehat{f}_{\epsilon}(x[/tex]) et déduire[tex] \dfrac{1}{\pi} \lim_{\epsilon \to 0} \dfrac{\epsilon}{\epsilon^2+x^2}[/tex]
Aidez moi please.

#24 Re : Entraide (supérieur) » question 1 » 12-03-2016 18:11:18

Et pour la question 2: montrer que
[tex]
||T||_{L^2}=(2 \pi)^{-n/2} ||\widehat{T}||_{L^2}
[/tex]
pourquoi on ne peut pas appliquer la question 1 directement à T?
et est-ce qu'il y a une manière simple de répondre à cette question?
Merci  beaucoup.

#25 Re : Entraide (supérieur) » Calcul d'une transformée de Fourier » 12-03-2016 16:41:09

oui voilà, c'est comme vous l'avez écrit. On a [tex]f_{\epsilon}(\xi)[/tex], mais ce qu'il nous faut, c'est [tex]\widehat{f}(x)[/tex]. Comment enchaîner et passer de [tex]\xi[/tex] à x?

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