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#26 Re : Entraide (supérieur) » Sous-variété » 26-01-2022 08:14:04

D'accord.
Par exemple, dans mon exemple précédent, je peux considérer [tex]f : X\to R^2[/tex] avec [tex]X\subset R^2[/tex] ?

#27 Re : Entraide (supérieur) » Sous-variété » 26-01-2022 06:38:06

Je vois.

Mais par exemple, dans mon cours, on avait montré que [tex]f : [0,1]\to \{(t,e^{i2\pi\times t}),t\in [0,1]\}[/tex] est un difféomorphisme.

N'y a-t-il pas non plus là un problème de dimension ?

Je ne suis plus sûr de comprendre.

Merci !

#28 Re : Entraide (supérieur) » Sous-variété » 25-01-2022 18:35:37

Tout à fait. Merci Fred.
Concernant les voisinages [tex]V_0[/tex] et [tex]U_u[/tex] que j'ai définis plus haut, il suffit de prendre pour [tex]V_0[/tex] une boule ouverte centrée en [tex]0[/tex] et pour [tex]U_x[/tex] une boule ouverte centrée en [tex]u[/tex].

Egalement, j'ai pensé à ceci : [tex]X[/tex] est le graphe de la fonction [tex]f[/tex], et on peut montrer que l'application [tex]\phi[/tex] que j'ai défini plus haut est un [tex]C^{\infty}[/tex]-difféomorphisme, dont l'inverse, la projection [tex](x,y,f(x,y))\to (x,y)[/tex], est également [tex]C^{\infty}[/tex].

#29 Re : Entraide (supérieur) » Sous-variété » 25-01-2022 12:25:48

Bonjour Fred,

Effectivement, beaucoup d'incohérences dans me premier message, désolé.

Je reprends.
Je veux donc montrer que pour tout [tex]u\in X[/tex], il existe un voisinage [tex]V_0[/tex] de [tex]0[/tex] dans [tex]R^2[/tex], un voisinage [tex]U_u[/tex] de [tex]u[/tex] dans [tex]R^3[/tex] et une application [tex]\phi : V_0\to U_u\cap X[/tex] bijective de classe [tex] C^{\infty}[/tex] telle que [tex]d_{\phi_0}[/tex] soit injective.

Je pose [tex]\phi : R^2\to R^3, (x,y)\to (x,y,xy^2)[/tex].
La fonction [tex]\phi[/tex] est [tex]C^{\infty}[/tex] sur [tex]R^2[/tex], elle est donc différentiable sur [tex]R^2[/tex], et la matrice jacobienne (la matrice [tex]D[/tex] de l'application linéaire [tex]d_{\phi}\in L(R^2,R^3)[/tex])

[tex]D=Jac_{\phi}(x,y)=\begin{pmatrix} 1&0\\ 0&1\\ y^2&2xy \end{pmatrix}[/tex]

Je peux également écrire que pour tout [tex](x,y)\in R^2[/tex], [tex](h,k)\in R^2, d_{\phi}(x,y).(h,k)=\begin{pmatrix}
1 \\[3mm]
0 \\[3mm]
y^2 \\
\end{pmatrix}.h+\begin{pmatrix}
0 \\[3mm]
1 \\[3mm]
2xy \\
\end{pmatrix}.k[/tex]

ll est alors clair que [tex]d_{\phi}(0,0)[/tex] est injective.
Il reste alors à vérifier que, pour tout [tex](x,y)\in R^2[/tex] avec [tex](x,y)\neq (0,0)[/tex], [tex]d_{\phi}(x,y)[/tex] est injective.

Est-ce que mon raisonnement est correct Fred jusque là ?

Merci encore pour ton aide précieuse : )

#30 Entraide (supérieur) » Sous-variété » 24-01-2022 16:13:17

Thgues
Réponses : 9

Bonjour,

Je considère l'ensemble [tex]X=\{(x,y,f(x,y))\in R^3, (x,y)\in R^2\}[/tex] avec f une fonction [tex]C^{\infty}[/tex] de [tex]R^2[/tex] dans [tex]R[/tex].
On peut prendre par exemple [tex]f(x,y)=xy^2[/tex].

Je cherche à démontrer que [tex]X[/tex] est une 2-sous-variété de [tex]R^3[/tex].

Pour ce faire, je souhaite montrer que pour tout [tex]u\in X[/tex], il existe un voisinage [tex]U[/tex] de [tex]x[/tex] dans [tex]X[/tex] et un voisinage [tex]V[/tex] de [tex]0[/tex] dans [tex]R^2[/tex] et une application [tex]\phi : V\to U\cap X[/tex] bijective de classe [tex]C^{\infty}[/tex] tels que [tex]d\phi_0[/tex] soit bijective.

J'ai donc posé [tex]\phi : (x,y)\to (x,y,xy^2)[/tex] et j'ai calculé [tex]Jac_{\phi}(0,0)[/tex] et je trouve que c'est une matrice [tex]2\times 3[/tex], avec sur la première ligne 1, 0, 0 et sur la deuxième ligne, 0,1, 0.
Bref, tout ça est très flou pour mieux.
D'ailleurs, comment déterminer [tex]d\phi_0[/tex] ? C'est bien la différentielle de [tex]\phi en (0,0)[/tex] ?

Merci d'avance pour votre aide !

#31 Re : Entraide (supérieur) » Mesure extérieure et continuité d'une fonction bornée » 23-01-2022 09:25:43

Je continue ma réflexion...
Toujours avec les notations : [tex]A=\cup_{k=1}^{\infty}A_k[/tex] et [tex]A_k=\{x\in [0,1],w(f,x)\ge \frac{1}{k}\}[/tex]...

Pour la mesure extérieure associée à la mesure de Lebesgue, cette dernière est définie par :

[tex]\mu^*(A)=\inf\{\sum_{i=1}^{\infty}(b_i-a_i), A\subset \cup_{i=1}^{\infty}[a_i,b_i]\}[/tex]

Donc pour bien faire, il faudrait trouver un intervalle [tex][a_i,b_i][/tex] aussi petit que l'on veut et qui contiendrait les [tex]A[/tex], autrement dit qui contiendrait exactement l'ensemble des points de discontinuité de [tex]f[/tex].

#32 Re : Entraide (supérieur) » Mesure extérieure et continuité d'une fonction bornée » 23-01-2022 08:40:22

Bonjour,

En considérant l'espace mesuré [tex]([0,1],B(R),\mu)[/tex]...
Déjà, puisque [tex]A=\cup_{i=1}^{\infty} A_i[/tex], j'ai donc que [tex]\mu^*(A)=\inf\{\sum_{i=1}^{\infty}\mu(A_i)\}[/tex] avec [tex]A_i\in B(R)[/tex].

Ensuite, puisque que [tex]\mu(A)\neq 0[/tex] par hypothèse, alors il existe un [tex]i\ge 1[/tex] tel que [tex]\mu(A_i)\neq 0[/tex].

Enfin, puisque [tex]A=\cup_{i=1}^{\infty} A_i[/tex], alors [tex]\mu^*(A)=\mu^*(\cup_{i=1}^{\infty} A_i)\le \sum_{i=1}^{\infty}\mu^*(A_i)[/tex] par définition de la mesure extérieure.

Egalement, par définition de l'inf, on peut écrire que [tex]\mu^*(A)\le \sum_{i=1}^{\infty}\mu(A_i)[/tex].

Voilà pourtant où j'en suis.
Mon but était de simplement écrire tout ce que l'on pouvait obtenir par définition de la mesure extérieure associée à la mesure de Lebesgue, pour ensuite essayer de dégager une inégalité permettant de conclure que [tex]\mu^*(A)\neq 0[/tex].

#33 Entraide (supérieur) » Mesure extérieure et continuité d'une fonction bornée » 22-01-2022 10:06:48

Thgues
Réponses : 10

Bonjour,

Pour toute fonction réelle bornée définie sur [tex][0,1][/tex] et toute partie [tex]A[/tex] de [tex][0,1][/tex] on définit l'oscillation de [tex]f[/tex] sur [tex]A[/tex] et on note [tex]w(f,A)[/tex] la différence [tex]\sup_A f-inf_A f[/tex].
L'oscillation de [tex]f[/tex] en un point [tex]x[/tex] du segment [tex][0,1][/tex] notée [tex]w(f,x)[/tex] est la borne inférieure des [tex]w(f,V)[/tex] quand [tex]V[/tex] décrit l'ensemble des voisinages de [tex]x[/tex] dans [tex][0,1][/tex].
Je considère [tex]A_k=\{x\in [0,1],w(f,x)\ge \frac{1}{k}\}[/tex] et [tex]A=\cup_{k=1}^{\infty}A_k[/tex].

J'ai montré que [tex]A[/tex] était exactement égal à l'ensemble des points de discontinuité de [tex]f[/tex].
Egalement, j'ai démontré que pour [tex]\epsilon[/tex] strictement positif, [tex]Osc_{\epsilon}(f):=\{c\in [0,1], w(f,c)\ge \epsilon\}[/tex] était une partie compacte de [tex][0,1][/tex].

Sous l'hypothèse que [tex]\mu(A)\neq 0[/tex], comment montrer que [tex]\mu^*(A)\neq 0[/tex], avec [tex]\mu^*[/tex] la mesure extérieure associée à la mesure de Lebesgue.

Pour rappel, en considérant [tex](\Omega,F,\mu)[/tex] avec [tex]F[/tex] une algèbre de parties sur [tex]\Omega[/tex] et [tex]\mu[/tex] une mesure positive sur [tex](\Omega,F)[/tex], alors [tex]\forall P\subset \cup_{i=1}^{\infty} B_i, \mu^*(P)=\inf\{\sum_{i=i}^{\infty}\mu(B_i), P\subset \cup_{i=1}^{\infty} B_i\}[/tex].

Ceci implique que :

1) [tex]\forall P\subset \cup_{i=1}^{\infty} B_i, \mu^*(P)\le \sum_{i=i}^{\infty}\mu(B_i)[/tex]
2) [tex]\forall \epsilon[/tex] strictement positif, il existe un recourvement dénombrable [tex]P\subset \cup_{i=1}^{\infty} B_i[/tex] tel que [tex]\mu^*(P)\ge \sum_{i=i}^{\infty}\mu(B_i)-\epsilon[/tex]

Pourriez-vous me guider pour montrer que [tex]\mu^*(A)\neq 0[/tex] ?

Merci d'avance.

#35 Re : Entraide (supérieur) » Intégrale de Lebesgue vs Intégrale de Riemann » 21-01-2022 16:37:10

Bonjour Pharès, et merci pour les précisions.

Bonjour Fred.
Le [tex]\lambda[/tex] est la mesure de Lebesgue.
Je n'ai malheureusement rien de plus pour m'éclairer.

#36 Entraide (supérieur) » Intégrale de Lebesgue vs Intégrale de Riemann » 21-01-2022 06:52:30

Thgues
Réponses : 4

Bonjour,

Je suppose que la fonction [tex]f : [0;1]\to R^+[/tex] est bornée et intégrable au sens de Riemann.
Je cherche à montrer que f est alors Lebesgue intégrable sur [tex][0;1][/tex]

[tex]\int_a^b f(x)dx=\sup\{\int_a^b g(x)dx : g\le f\}[/tex] avec [tex]g[/tex] en escalier.

Puis on dit que :

[tex]\sup\{\int_a^b g(x)dx : g\le f\}=\sup\{\int_{[a,b]}g(x)\lambda(dx) : g\le f\}[/tex] avec [tex]g[/tex] en escalier.

Je ne comprends pas cette dernière égalité, surtout le [tex]\lambda(dx)[/tex].

Merci pour vos éclaircissements ^^

#37 Re : Entraide (supérieur) » Convergence de suite » 20-01-2022 10:56:55

Désolé de ma réponse tardive.
Merci beaucoup Fred.
J'ai effectivement redémontrer que toute fonction indicatrice est mesurable, d'où le résultat.

#38 Re : Entraide (supérieur) » Convergence de suite » 17-01-2022 15:09:23

Bonjour,

J'oubliais de préciser que [tex]f[/tex] est à valeurs positives.

Avec mon message précédent, et en remarquant que les [tex]A_k[/tex] sont deux à deux disjoints, alors la fonction [tex]l_n[/tex] est étagée positive.

Auriez-vous une indication maintenant pour montrer que les [tex]l_n[/tex] sont mesurables ?

#39 Re : Entraide (supérieur) » Convergence de suite » 16-01-2022 12:24:06

Encore une question...
Est-ce que les fonctions [tex]l_n[/tex] sont mesurables sont [tex][0;1][/tex] ?

On a [tex]l_n : ([0;1],B(R))\to (R,B(R))[/tex] avec [tex]B(R)[/tex] la tribu borélienne.
Ainsi, il s'agit de regarder si pour tout [tex]B\in B(R), l_n^{-1}(B)\in B(R)[/tex].

Cependant, comme [tex]l_n(t)=\inf_{t\in [\frac{k-1}{2^n};\frac{k}{2^n}[} f(t)[/tex], et donc on peut écrire que [tex]l_n(t)=\sum_{k=1}^{2^n-1} a_k 1_{A_k}[/tex] avec [tex]A_k=[\frac{k-1}{2^n};\frac{k}{2^n}[[/tex] pour tout [tex]n\ge 1[/tex].
Ainsi, [tex]l_n[/tex] est mesurable en tant que somme de fonctions qui le sont.

Est-ce correct ?

#41 Re : Entraide (supérieur) » Convergence de suite » 15-01-2022 05:04:40

Merci Fred. Il y a des erreurs dans le poly, ça me perd.

En tout cas, en suivant ton indication, je dois montrer que :

[tex]\int_0^1 l_n(t)dt=\sum_{k=1}^n (t_k-t_{k-1})\inf_{[t_{k-1},t_k]} f(t)[/tex] pour tout [tex]n\ge 1[/tex] avec [tex]f : [0;1]\to R_+[/tex] une fonction Riemann-intégrable.

[tex]f[/tex] étant Riemann-intégrable sur [tex][0;1][/tex], on aura alors que [tex]\sum_{k=1}^n (t_k-t_{k-1})\inf_{[t_{k-1},t_k[} f(t)=\int_0^1 f(t)dt[/tex] et donc que [tex]\int_0^1 l_n(t)dt=\int_0^1 f(t)dt[/tex]

On a : [tex]\int_0^1 l_n(t)dt=\int_0^1\inf_{[t_{k-1},t_k[}f(t)dt[/tex]

Or, [tex]t\to \inf_{[t_{k-1},t_k[}f(t)[/tex] est une fonction en escalier sur [tex][0;1][/tex]. Elle est donc Riemann-intégrable et on a que :

[tex]\int_0^1\inf_{[t_{k-1},t_k[}f(t)dt=\sum_{k=1}^n(t_k-t_{k-1})\inf_{[t_{k-1},t_k[}f(t)[/tex].

Finalement, on a [tex]\int_0^1 l_n(t)dt=\sum_{k=1}^n(t_k-t_{k-1})\inf_{[t_{k-1},t_k[}f(t)[/tex].

A partir de là, je me fais deux remarques :

1) Il s'agit à chaque fois de [tex][t_{k-1},t_k[[/tex], et non de l'intervalle fermé [tex][t_{k-1},t_k][/tex].
Le problème se trouve dons en [tex]t_k[/tex], et il faudrait que je trouve une fonction définie sur [tex][t_{k-1},t_k][/tex] donc la restriction à [tex][t_{k-1},t_k[[/tex] soit égale à [tex]f(t)[/tex].

2) De plus, dans toutes les égalité, il faut que [tex]P=(t_1,t_2,...,t_{2^n-1})[/tex] forme une subdivision de [tex][0;1][/tex] pour tout [tex]n\ge 1[/tex], et où l'on a posé [tex]t_k=\frac{k}{2^n}[/tex].

Cependant, la borne 1 n'est pas atteinte.

Bref, je bloque sur les détails.
Qu'en pensez-vous ?

#42 Entraide (supérieur) » Convergence de suite » 14-01-2022 11:22:29

Thgues
Réponses : 9

Bonjour,

Je considère [tex]f : [0;1]\to R[/tex] une fonction bornée et Riemann-intégrable sur [tex][0;1][/tex].

Pour tout [tex]1\le k\le 2^n-1[/tex] et tout [tex]x\in [\frac{k-1}{2^n};\frac{k}{2^n}[=I[/tex], on pose [tex]l_n(x)=\inf_{t\in I} f(t)[/tex].

Je souhaiterais montrer que [tex](\int_0^1 l_n(t)dt)_{n\ge 1}[/tex] converge vers [tex]\int_0^1 f(t)dt[/tex].

Bon...
Pour montrer qu'il y a convergence vers [tex]\int_0^1f(t)dt[/tex], je peux considérer la somme de Darboux [tex]L_{(f,P)}=\sum_{i=1}^n (t_i-t_{i-1})\inf_{[x_{i-1};x_i]}f(t)[/tex] avec la partition [tex]P[/tex] définie par [tex]t_i=\frac{i}{2^n}[/tex] pour tout [tex]n\ge 1[/tex] et tout [tex]1\le i\le 2^n-1[/tex]. Je sais alors que comme [tex]f[/tex] est Riemann-intégrable, alors [tex]L_f=\sup_P L_{(f,P)}=\int_0^1 f(t)dt[/tex].

Autre définition équivalente de mon cours, je peux également définir [tex]L_f[/tex] de la façon suivante : [tex]L_p=\lim_{p\to +\infty} L_{(f,P_p)}[/tex] où [tex](P_p)_p[/tex] est une suite de partitions [tex]P_p=(x_0^{(p)},...,x_n^{(p)})[/tex] telle que [tex]max_{1\le i\le n(p)} |x_i^{(p)}-x_{i-1}^{(p)}|\to_{p\to +\infty} 0[/tex]

Je remarque déjà que pour tout [tex]1\le k\le 2^n-1, I\subset [0;1][/tex].

De plus, sauf erreur, [tex]l_n(x)=\inf_{t\in I} f(t)[/tex] ne dépend pas de t, donc on aurait : [tex]\int_0^1 l_n(t)dt=\int_0^1 l_n(x)dt=l_n(x)[/tex]...

Je ne comprends déjà pas ce premier point...
Ensuite, j'ai l'impression que, comme f est intégrable au sens de Riemann, il suffit que je montre que, pour tout [tex]1\le k\le 2^n-1[/tex] et tout [tex]x\in [\frac{k-1}{2^n};\frac{k}{2^n}[/tex] est une partition de [0;1].

Me trompé-je ?

Merci d'avance pour vos indications.

#44 Entraide (supérieur) » Série de Fourier et convergence uniforme » 12-01-2022 17:35:12

Thgues
Réponses : 2

Bonjour,

On note [tex]L^1[/tex] l'espace vectoriel des fonctions [tex]f : R\to C[/tex], [tex]2\pi[/tex]-périodique et Lebesgue-mesurable telle que [tex]||f||_1<\infty[/tex].
On note C l'espace des fonctions continues de [tex]R[/tex] dans [tex]C[/tex], [tex]2\pi[/tex]-périodiques.
Pour tout [tex]n\in Z[/tex], on désigne par [tex]e_n[/tex] la fonction [tex]t\to e^{int}[/tex].
Enfin, pour [tex]f\in L^1[/tex] et [tex]n\in Z[/tex], on définit [tex]c_n(f)=\frac{1}{2\pi}\int_0^{2\pi} f(t)e^{-int}dt[/tex].

Il est affirmé dans mon cours que :
Si [tex]\sum_{-N}^N \alpha_n e_n[/tex] converge uniformément vers [tex]f[/tex], alors [tex]f[/tex] est continue de [tex]R[/tex] dans [tex]C[/tex] et [tex]2\pi[/tex]-périodique, et [tex]\alpha_n=c_n(f)[/tex], pour [tex]n\in Z[/tex].

Egalement, il est affirmé que pour [tex]f\in[/tex] C telle que sa série de Fourier converge uniformément, alors la somme de la série coïncide avec la fonction.

J'aimerais d'abord comprendre comment démontrer la première proposition.

Merci pour vos indications.

#46 Entraide (supérieur) » Coefficient de Fourier de la partie réelle » 12-01-2022 13:33:52

Thgues
Réponses : 2

Bonjour,

Je travaille actuellement sur les coefficients de Fourier.
On définit pour tout [tex]n\in Z, c_n(f)=\frac{1}{2\pi}\int_0^{2\pi}f(t)e^{-int}dt[/tex].

Il est annoncé que [tex]c_n(Re(f))=0[/tex] avec [tex]Re(f)=\frac{1}{2}(f+\bar{f})[/tex].

Voici la démonstration proposée :

On a [tex]Re(f)=\frac{1}{2}(f+\bar{f})[/tex].

Donc [tex]c_n(Re(f))=\frac{1}{2}(c_n(f)+c_n(\bar{f}))=\frac{1}{2}(c_n(f)+\overline{c_{-n}(f)})=0[/tex] car [tex]c_n(\bar{f})=\overline{c_{-n}(f)}[/tex]

Bon, c'est le [tex]\frac{1}{2}(c_n(f)+\overline{c_{-n}(f)})=0[/tex] que je ne saisis pas.

En y regardant de plus près, on a :

[tex]c_n(f)+\overline{c_{-n}(f)}=\frac{1}{2\pi}\int_0^{2\pi}f(t)e^{-int}dt+\overline{\frac{1}{2\pi}\int_0^{2\pi}f(t)e^{int}dt}=\frac{1}{2\pi}\int_0^{2\pi}f(t)e^{-int}dt+\frac{1}{2\pi}\int_0^{2\pi}\overline{f(t)}e^{-int}dt
=\frac{1}{2\pi}\int_0^{2\pi}(f(t)+\overline{f(t)})e^{-int}dt[/tex]

Ainsi, [tex]c_n(Re(f))=\frac{1}{2\pi}\int_0^{2\pi}Re(f(t))e^{-int}dt[/tex]...

Voilà, je ne vois pas d'où vient le fait que les coefficients de Fourier de la partie réelle sont nuls.

Merci pour votre aide !

#47 Re : Entraide (collège-lycée) » Fonction » 10-01-2022 08:37:09

Ca me semble correct.
Dans ce genre d'exercices, il y a toujours un 0,25 point pour l'utilisation des bonnes unités (millions d'euros) et de bien faire attention à l'arrondi demandé (ici le millier d'euros).
Il faut faire très attention à utiliser les bonnes unités lorsque l'on modélise le problème.
C'est généralement sur ce point que beaucoup d'erreurs sont faites, en évaluation.

#48 Entraide (supérieur) » Différentielle et espace tangent » 09-01-2022 09:19:38

Thgues
Réponses : 1

Bonjour,

Je considère une application [tex]f[/tex] entre deux variétés différentiables [tex]X[/tex] et [tex]Y[/tex] de même dimension. Soit [tex]x\in X[/tex].
On dit que [tex]f[/tex] est un difféomorphisme local en [tex]x[/tex] s'il existe un voisinage [tex]U[/tex] de [tex]x[/tex] tel que [tex]f(U)[/tex] soit un voisinage de [tex]y=f(x)[/tex].

Ensuite, j'ai la proposition suivante.
Si [tex]f[/tex] est un difféomorphisme local en [tex]x[/tex], alors la différentielle [tex]T_{f_x} : T_x f \to T_y f[/tex] est un isomorphisme.

Cela fait longtemps que je n'ai pas fait de géoémtrie différentielle.
Ma première question est la suivante : pourquoi [tex]T_{f_x}[/tex] est une application de l'espace tangent [tex]T_x f[/tex] dans l'espace tangent [tex]T_y f[/tex].

Merci pour vos éclaircissements.

#49 Re : Entraide (collège-lycée) » Fonction » 09-01-2022 09:11:12

Bonjour Gustin,

Car c'est une erreur de frappe dans le corrigé.
Si t=0 corresppond à l'année 2000, alors t=16 correspond à 2000+16=2016

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