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#76 Re : Entraide (supérieur) » Calcul de la dérivée d'une distribution » 30-10-2017 19:29:12

bib

Expliquez moi s'il vous plaît comment on voit qu'une fonction a un saut? S'il vous plaît.

#77 Re : Entraide (supérieur) » Fonction test » 30-10-2017 19:27:43

bib

Donc pour trouver la condition, on passe par deux étapes:
$\varphi(-a)$ doit être 0 donc $\varphi(-a)=C e^{-a}+ e^{-a} \displaystyle\int_{-a}^{-a} e^s \psi(s) ds=0$ implique que $C=0$
et
$\varphi(a)$doit être 0 donc $\varphi(a)= e^a \displaystyle\int_{-a}^a e^s \psi(s) ds=0$ la condition est $\displaystyle\int_{-a}^a e^s \psi(s) ds$.
Donc pour que $\varphi$ soit à support compact, il est nécessaire que $C=0$ et $\displaystyle\int_{-a}^a e^s \psi(s) ds=0$.
Mais ce n'est pas une condition suffisante.
C'est correct?
Si oui, est-ce qu'on peut trouver une condition suffisante?

#78 Entraide (supérieur) » Fonction test » 30-10-2017 18:34:45

bib
Réponses : 13

Bonjour,
Dans la question soit $\psi \in \mathcal{D}(\R)$ prouver qu'il existe $\varphi \in \mathcal{D}(\R)$ solution de $\varphi'+\varphi=\psi$ je pense qu'on s'est trompé dans les conditions pour que $\varphi$ soit à support compact.
On a trouver que la solution générale de l'équation est
$$
\varphi(x)= C e^{-x}+ e^{-x} \displaystyle\int_{x_0}^x e^s \psi(s) ds
$$
et puisque $Supp(\varphi) \subset [-a,a]$ avec $a>0$ alors on peut écrire
$$
\varphi(x)= C e^{-x}+ e^{-x} \displaystyle\int_{-a}^x e^s \psi(s) ds
$$
où $C$ est une constante quelconque.
Ma question est: s'il vous plaît, qu'est ce qu'il faut écrire exactement pour voir quand $\varphi$ est à support compact?

#79 Re : Entraide (supérieur) » Calcul de la dérivée d'une distribution » 30-10-2017 17:34:51

bib

Pourquoi il faut regarder la continuité de $f$ en 0 puisque c'est ouvert en 0? S'il vous plaît. Dans ce cas là ce que j'ai fait est faux et il faut utiliser le théorème des sauts?

#80 Entraide (supérieur) » Calcul de la dérivée d'une distribution » 30-10-2017 17:22:38

bib
Réponses : 19

Bonjour,
on considère la fonction $f(x)= \chi_{]0,1]}+ (2-x) \chi_{[1,2]}$, et la question est de calculer $f'$ au sens des distributions.
donc cette fonction est
$$
f(x)
=
\begin{cases}
1, &x \in ]0,1]\\
2-x & x \in [1,2]
\end{cases}
$$
On remarque que $f$ est continue sur $\R$ (il n y a pas de sauts) et de plus $f \in L^1_{loc}(\R)$  car elle est $L^1(\R)$. Donc elle définit une distribution par
$$
\forall \varphi \in \mathcal{D}(\R): <f,\varphi>= \displaystyle\int_0^1 \varphi(x) dx + \displaystyle\int_1^2 (2-x) \varphi(x) dx.
$$
On a
$$
<f',\varphi>= -<f,\varphi'>= - \displaystyle\int_0^1 \varphi'(x) dx - \displaystyle\int_1^2 (2-x) \varphi'(x) dx.
$$
D'un côté $\displaystyle\int_0^1 \varphi'(x) dx = \varphi(1) - \varphi(0)$, et d'un autre côté on a par ipp que $\displaystyle\int_1^2 (2-x) \varphi'(x) dx= \varphi(1)+ \displaystyle\int_1^2 \varphi(x) dx.$
Donc
$$
<f',\varphi>= \varphi(0)-2 \varphi(1)+ \displaystyle\int_1^2 \varphi(x) dx
$$
Comment exprimer le $f'$ final? S'il vous plaît.

#81 Re : Entraide (supérieur) » dérivée d'une distribution » 29-10-2017 23:13:43

bib

Je suis vraiment bloquée. Help je vous en supplie. Aidez moi à répondre à ces deux questions s'il vous plait.
$\sup_{|\alpha| \leq m} |D^\alpha \partial_i \varphi(x)|$ veut dire quoi? s'il vous plaît
et $\sup_{|\beta| \leq m} |D^\beta \varphi(x)|$ veut dire quoi s'il vous plaît?
en sachant que pour moi, $\beta= (\alpha_1,...,\alpha_i+1,...,\alpha_k)$.

#82 Re : Entraide (supérieur) » dérivée d'une distribution » 29-10-2017 22:24:34

bib

Je ne comprend pas ce dernier point s'il vous plaît. Je sais qu'on a $|\alpha|=\sqrt{\alpha_1^2+...+\alpha_i^2+...+\alpha_k^2}$ et  $|\alpha|=\sqrt{\alpha_1^2+...+\alpha_i^2+...+\alpha_k^2+1}$.
Je ne comprend pas quand vous dites qu'on obtient que ceux pour lesquels $i$-ème coordonnée est au moins égale à 1?

#83 Re : Entraide (supérieur) » dérivée d'une distribution » 29-10-2017 21:51:57

bib

Mais comment on montre l'inégalité
$$
\sup_{|\alpha| \leq m} |D^\alpha (\partial_i \varphi)(x)| \leq \sup_{|\beta| \leq m+1} |D^\beta \varphi(x)|?
$$
S'il vous plaît. Pourquoi il y a une inégalité au lieu d'une égalité?

#84 Entraide (supérieur) » dérivée d'une distribution » 29-10-2017 20:22:33

bib
Réponses : 6

Bonjour,
soit $T \in \mathcal{D}'(\Omega)$. On a la définition suivante
$$
\forall \varphi \in \mathcal{D}(\Omega): \langle \partial_i T,\varphi \rangle = - \langle T,\partial_i \varphi \rangle.
$$
Je cherche à montrer que $\partial_i T$ est continue.

Voici ce que j'ai fait: soit un compact $K$ et soit $\varphi \in \mathcal{D}(\Omega)$. On a:
$$
|\langle \partial_i T,\varphi \rangle| = |\langle T,\partial_i \varphi\rangle| \leq C P_{K,m}(\partial_i \varphi)
$$
car $T \in \mathcal{D}'(\Omega)$.
On a $$P_{K,m}(\partial_i \varphi)= \sup_{|\alpha|\leq m, x \in K} |D^{\alpha}(\partial_i \varphi)|$$
Après ça je ne sais pas comment l'écrire en fonction de $P_{K,\lambda}(\varphi)$ car la présence de $D^\alpha$ et $\partial_i$ me perturbe. Comment majorer $\sup_{|\alpha|\leq m, x\in K}|D^\alpha (\partial_i \varphi)|$ en fonction d'un $P_{K,\lambda}(\varphi)$?

Je lis qu'on a
$$
\sup_{|\alpha|\leq m} |D^\alpha \partial_i \varphi| \leq \sup_{|\alpha|\leq m+1} |D^\alpha \varphi
$$
Mais je ne comprend pas sur quelle base on majore $|\alpha|$ par $m$ ou $m+1$ ou $m+2$...ect

J'ai pensé à ceci:

Si $\alpha=(\alpha_1,..,\alpha_i,....,\alpha_k)$ on a:
$$
D^\alpha \varphi= \partial^{\alpha_1}_{x_1}  \partial^{\alpha_2}_{x_2}... \partial^{\alpha_i}_{x_i}... \partial^{\alpha_k}_{x_k}\varphi(x_1,...,x_k) ,
$$
et
$$
D^\beta \varphi= \partial^{\alpha_1}_{x_1}  \partial^{\alpha_2}_{x_2}... \partial^{\alpha_i}_{x_i} ... \partial^{\alpha_k}_{x_k} \partial_{x_i} \varphi(x_1,...,x_k)=\partial^{\alpha_1}_{x_1}  \partial^{\alpha_2}_{x_2}... \partial^{\alpha_i+1}_{x_i} ... \partial^{\alpha_k}_{x_k}(x_1,...,x_k) ,
$$où $\beta=(\alpha_1,\alpha_2,...,\alpha_i+1,...,\alpha_k)= (\alpha_1,...,\alpha_i,...,\alpha_k)+ (0,...,1,...,0)$ qui imlplique que $|\beta| \leq |\alpha|+1$ et par conséquent $|\beta| \leq m+1$.
Tout est ok?

#85 Re : Entraide (supérieur) » Inclusions entre espaces de Lebesgue » 29-10-2017 19:15:23

bib

Merci beaucoup. Et dérnière question: on a $L^1_{loc}$ qui s'injecte continûment dans $\mathcal{D}'$ (car il y a une fonction linéaire injéctive et continue de $L^1_{loc}$ dans $\mathcal{D}'$.
1. Est-ce qu'il faut la linéarité pour dire qu'il y a une injection entre les deux espaces?
2. On dit que la convergence dans $\mathcal{D}'$ est plus faible que la convergence dans $L^1_{loc}$. Je ne comprend pas pourquoi.

#86 Entraide (supérieur) » Inclusions entre espaces de Lebesgue » 29-10-2017 18:56:38

bib
Réponses : 2

Bonjour,
je souhaite m'assurer des inclusions suivantes:
1. si $\Omega$ est borné, alors on a: $L^1(\Omega) \subset L^1_{loc}(\Omega)$ et $\forall p \leq q: L^q(\Omega) \subset L^p(\Omega)$. C'est ok?
2. Si $\Omega$ n'est pas borné, est ce qu'on garde les deux inclusions précédentes?
Merci par avance pour votre aide.

#87 Entraide (supérieur) » fonctions L^1_loc » 29-10-2017 18:53:56

bib
Réponses : 1

Bonjour,
j'ai le théorème suivant: soit $f \in L^1_{loc}(\Omega)$ et soit $T_f \in \mathcal{D}'(\Omega)$. Les deux assertions suivantes sont équivalentes: 1. $T_f=0$ et 2. $f=0$ presque partout sur $\Omega$.

Je cherche à prouver ce théorème. le point 1 implique 2 est trivial. Ma difficulté est de montrer que 2 implique 1.
Merci par avance pour votre aide.

#88 Entraide (supérieur) » problème de Cauchy » 27-10-2017 21:10:10

bib
Réponses : 0

Bonjour,
la question est de résoudre les problèmes de Cauchy
$$
\begin{cases}
y'+\sqrt{1+x^2} e^{-x} y=0\\
y(0)=0
\end{cases}
$$

$$
\begin{cases}
y'+\sqrt{1+x^2} e^{-x} y=0\\
y(0)=1
\end{cases}
$$

$$
\begin{cases}
y'+\sqrt{1+x^2} e^{-x} y=0\\
y(0)=\sqrt{5}
\end{cases}
$$

Le problème est que je n'arrive pas à calculer $-\displaystyle\int_{x_{0}}^x e^{-s} \sqrt{1+s^2} ds$.
Alors ma question est
1. Comment voir qu'il est impossible de calculer la valeur exacte de $-\displaystyle\int_{x_{0}}^x e^{-s} \sqrt{1+s^2} ds$?
2. C'est quoi le but de la question résoudre les trois problèmes de Cauchy or qu'on ne sait pas calculer l'intégrale?

Voici ce que j'ai essayé de faire. Pour trouver la solution générale de l'équation $y'+ \sqrt{1+x^2} e^{-x} y=0$, on remarque que $y=0$ est une solution de l'équation. On cherche maintenant les solution $y \neq 0$, alors il existe $x_0$ tel que $y(x_0) \neq 0$ et puisque $y$ est continue alors il existe $V \in \mathcal{V}(x_0)$ t.q $\forall x \in V: y(x) \neq 0$. On pose $y(x_0)=y_0 \neq 0$ et on a:
$$
\displaystyle\int_{x_0}^x \dfrac{y'(s)}{y(s)} ds = -\displaystyle\int_{x_0}^x e^{-s} \sqrt{1+s^2} ds
$$
qui implique que la solution générale du problème est de la forme
$$
y(x)= y_0 \exp(-\displaystyle\int_{x_0}^x e^{-s} \sqrt{1+s^2} ds)
$$
où $y_0$ est une constante réelle quelconque.
Maintenant pour chaque problèmes de Cauchy, on a
$y(0)=0$ implique que $y_0  \exp(-\displaystyle\int_0^x e^{-s} \sqrt{1+s^2} ds)=0$ implique que $y_0=0$ donc $y=0$.
et
$y(0)=1$ implique que $y_0  \exp(-\displaystyle\int_0^x e^{-s} \sqrt{1+s^2} ds)=1$ implique que $y_0  = \exp(\displaystyle\int_0^x e^{-s} \sqrt{1+s^2} ds)$
et
$y(0)=\sqrt{5}$ implique que $y_0  \exp(-\displaystyle\int_0^x e^{-s} \sqrt{1+s^2} ds)=\sqrt{5}$ implique que  $y_0= \sqrt{5} \exp(\displaystyle\int_0^x e^{-s} \sqrt{1+s^2} ds)$
C'est une bonne solution?

#89 Re : Entraide (supérieur) » Convergence dans D » 27-10-2017 18:47:08

bib

Alors pour montrer que $D^\alpha \psi_n(x)$ converge uniformément vers 0 si on suppose que $D^\alpha \varphi(0)=0$pour tout $\alpha \in \mathbb{N}$.
Soit $\alpha \in \mathbb{N}$. On a $D^\alpha \psi_n(x)= \sum_{\beta \leq \alpha} C_{\alpha}^{\beta} D^\alpha(\dfrac{1}{1+n^2 x^2}) D^\beta \varphi(x)$.

Tout d'abord, on remarque que $(\dfrac{1}{1+n^2 x^2})'= -\dfrac{2 n^2 x}{(1+n^2 x^2)^2}$ et $(\dfrac{1}{1+n^2 x^2})''= -2 n^2 \dfrac{1-x^2 +4 n^2 x}{(1+n^2 x^2)^3}$.
1. à partir de là comment on peut construire une formule par reccurence qui montre que le degré en $n$ du numérateur est toujours injerieur à celui du dénominateur, ce qui montre que $D^\alpha(\dfrac{1}{1+n^2 x^2})$ tend vers 0 quand $n$ tend vers $+\infty$.

Ensuite, pour montrer la convergence uniforme, on commence par soit $\epsilon > 0$ et on distingue deux cas:
2. si $|x| \leq \eta$ on a par contuité de $D^\beta \varphi(x)$ que $|D^\beta \varphi(x)| \leq \epsilon$. Mais que dire de $D^\alpha (\dfrac{1}{1+n^2 x^2})$?
3. si $|x| > \eta$ dans ce cas on utilise le fait que $D^\beta \varphi(x)$ est bornée par $M$, mais que dire à propos de $D^\alpha(\dfrac{1}{1+n^2 x^2})$?
S'il vous plaît. Merci par avance pour votre aide.

#90 Re : Entraide (supérieur) » Convergence dans D » 25-10-2017 21:09:51

bib

S'il vous plaît Fred vous pouvez m'aider à finir la solution de mon post 30 s'il vous plaît.

#91 Re : Entraide (supérieur) » construction d'une fonction test » 25-10-2017 19:53:37

bib

Si $\forall x \in ]-1,1[: \psi' (x) \neq 0$, alors ça implique que $\psi$ ne change pas de signe. Non?

#92 Re : Entraide (supérieur) » construction d'une fonction test » 25-10-2017 19:39:29

bib

En fait mon précédent raisonnement est faux.
Pourquoi il n'est pas possible de construire une fonction de classe $C^\infty$ sur $]-1,1[$ qui est nulle en $1$ et $-1$ et qui garde un signe constant? S'il vous plaît.

#93 Re : Entraide (supérieur) » Convergence dans D » 25-10-2017 18:17:47

bib

Je reprend. On a
$$
\psi'_n(x)= -\dfrac{2n^2 x}{(1+n^2 x^2)^2} \varphi(x) +\dfrac{1}{1+ n^2 x^2} \varphi'(x)
$$
on suppose que $\varphi(0)= \varphi'(0)=0$.
Montrer que $(\psi'_n)$ est uniformément convergente revient à montrer que $\forall \epsilon > 0, \exists n_0 \in \mathbb{N}: n \geq n_0 => |\psi'_n(x)| \leq \epsilon)$.
Soit $\epsilon > 0$. On a

\begin{align*}
\sup_{x \in K} |\psi'_n(x)| &\leq \sup_x |\dfrac{-2 n^2 x}{(1+n^2 x^2)^2}| \sup_x |\varphi(x)| + \sup_x |\dfrac{1}{1+n^2 x^2}| \sup_x |\varphi'(x)|\\
& \leq \dfrac{9n}{8\sqrt{3}} \sup_x |\varphi(x)| + \sup_x |\varphi'(x)|.
\end{align*}
Puisque $\varphi$ et $\varphi'$ sont continues et que $\varphi(0)=\varphi'(0)=0$ alors on a $\forall \epsilon >0, \exists \eta > 0, \forall x: |x| \leq \eta => |\varphi(x)| \leq \epsilon$ et $|\varphi'(x)| \leq \epsilon$.
Donc si $x \in [-\eta,\eta]$ on a $\sup_x |\psi'_n(x)| \leq (  \dfrac{9n}{8\sqrt{3}}+1   ) \epsilon$.

J'ai deux difficultés s'il vous plaît.
1. Dans ce cas où $|x| \leq \eta$ comment conclure que $\sup_x |\psi'_n(x)| \leq \epsilon$ à partir d'un certain rang $n_0$? Surtout que $ \dfrac{9n}{8\sqrt{3}}+1 >1$.

2. Dans le cas où $|x| > \eta$ je ne comprend pas comment on fait, je n'y arrive pas. Pouvez vous me donner une méthode simple et intuitive pour raisonner?
Merci par avance pour votre aide.

#94 Re : Entraide (supérieur) » Convergence dans D » 24-10-2017 19:54:44

bib

S'il vous plaît, je cherche à montrer que $\psi'_n$ converge uniformément si et seulement si $\varphi'(0)=0$.
On a
$$
\psi'_n(x)= \dfrac{-2 n^2 x}{(1+(nx)^2)^2} \varphi(x) + \dfrac{1}{1+(nx)^2} \varphi'(x).
$$

1. La limite simple de $\psi'_n$ est $\varphi'(0)$ si $x=0$ et $0$ si $x \neq 0$.
La limite uniforme doit être continue, donc si on suppose que $\psi'_n$ converge uniformément vers $\psi$ alors on a nécessairement que $\varphi'(0)=0$.

2. On montre maintenant que si $\varphi'(0)=0$ alors $\psi'_n$ converge uniformément vers $\psi$.
Soit $\epsilon > 0$. Par continuité de $\varphi'$ et puisque $\varphi'(0)=0$, on a $\exists \eta > 0, \forall x \in [-\eta,\eta]: |\varphi'(x)| < \epsilon$.
on a aussi que $|\dfrac{1}{1+(nx)^2}| \leq 1$, $|\varphi(x)| < \epsilon$. Il reste à majorer $|-\dfrac{2 n^2 x}{(1+(nx)^2)^2}|$.
On pose $g(x)= -\dfrac{2 n^2 x}{(1+(nx)^2)^2}$ et on a $g'(x)= \dfrac{2n^2 -2 n^6 x^4}{(1+(nx)^2)^4}$. On trouve que $|g(x)| \leq |g(\dfrac{1}{n^4})| \leq 1$.
Donc on conclut que si $|x| \leq \eta$ alors $|\psi_n'(x)| < \epsilon$.
Maintenant si $|x| > \eta$, le terme $\dfrac{-2 n^2 x}{(1+(nx)^2)^2} \varphi(x)$ me pose problème, je ne sais pas comment le majorer dans ce cas.
Merci de m'aider s'il vous plaît à conclure et à améliorer la preuve.

#95 Re : Entraide (supérieur) » construction d'une fonction test » 24-10-2017 13:49:01

bib

Donc on dit ceci: on suppose par l'absurde qu'on peut construire une fonction test $\psi \in \mathcal{D}(]-1,1[)$ telle que $\psi' \neq 0$. ça signifie que ou bien $\psi' \geq 0$ ou bien $\psi' \leq 0$. Dans le cas où $\psi' \geq 0$ alors $\psi=0$ et le même raisonnement est pour le cas où $\psi' \leq 0$ on ne peut pas construire car $\psi$ est décroissante et nulle en $1$ et $-1$ donc la seule fonction est $\psi=0$.

#96 Re : Entraide (supérieur) » ordre de vp 1/x » 23-10-2017 22:50:35

bib

ou bien je pense qu'on doit supposer que $\varphi_n(0)=0$ pour que ça marche

#97 Re : Entraide (supérieur) » construction d'une fonction test » 23-10-2017 22:01:00

bib

Dans la première question, j'ai utilisé l'hypothèse que $\psi' \geq 0$ pour conclure que $\psi=0$. Mais la deuxième question je n'ai plus cette hypothèse, alors comment on raisonne?

#98 Re : Entraide (supérieur) » ordre de vp 1/x » 23-10-2017 21:18:09

bib

J'ai une dernière question s'il vous plaît: est-ce qu'on a $\varphi_n()=0$ ou bien $\psi_n(0)=0$? Moi je pense qu'on a $\psi_n(0)=0$ mais comment ça implique que $\varphi_n(0)=0$?

#99 Re : Entraide (supérieur) » ordre de vp 1/x » 23-10-2017 21:12:58

bib

Ok j'ai compris la conclusion. On écrit exactement ce qui est écrit dans votre post 6. Merci beaucoup pour l'aide.

#100 Re : Entraide (supérieur) » ordre de vp 1/x » 23-10-2017 21:03:44

bib

Oui j'ai raisonné par l'absurde. Je choisis une suite de fonctions testes $(\varphi_n)$. D'un côté on a $<T,\varphi_n> \to +\infty$ lorsque $n \to +\infty$ et d'un autre côté on a $||\varphi_n||_{\infty} < +\infty$.Jusque là c'est ok.
Ma question est: qu'est ce qu'on écrit exactement comme conclusion?

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