Suite barypolygonale régulière

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Suite barypolygonale régulière

par Archytas » 20 Jan 2017, 19:51

Salut!
J'ai lu un article sur les suites barypolygonales régulières il y a quelques temps et vu que je trouve la résolution du problème assez élégantes et ni trop facile ni trop difficile donc je vous le propose (issu du numéro 100 de quadrature il me semble):

On considère un polygone constitué des points et une famille de réels de . On construit un polygone à partir du premier définit comme ça:
(bar = barycentre donc sur le segment [A_k, A_k+1]). Et . On construit ainsi successivement une suite de polygone, chacun étant construit via le précédent avec le procédé décrit au dessus (faut faire un dessin mais je n'ai ni le courage ni les compétence haha). Une telle suite est appelée suite barypolygonale et dans le cas où tous les sont identiques elle est dite "régulière". La question est :

"Vers quoi converge une suite barypolygonale régulière?"

(la convergence des suites barypolygonales quelconque est résolue deux numéros plus tard (donc n°102 je crois mais je déconseille de s'attaquer à la preuve :gene: )



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Re: Suite barypolygonale régulière

par Ben314 » 20 Jan 2017, 21:43

Salut,
Un premier "jet" :
Si on note les points de l'étape et les réels tels que avec puis la matrice alors la "règle de construction" nous dit que et que

Et le but du jeu est donc d'étudier la limite de

EDIT : Le polynôme caractéristique de est et, lorsque tout les sont égaux (à une valeur dans ]0,1[) ça me semble simple de montrer que 1 est valeur propre simple et que les autres v.p. sont de module <1.
Et on en déduit rapidement que tout les points convergent vers l'isobarycentre des .

Dans le cas où ils sont distinct, ça me semble plus coton à démontrer que les v.p. sont du même acabit (1=v.p. simple et les autres de module <1), mais j'ai l'impression qu'une fois que c'est montré, on doit assez facilement avoir la limite de .
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Re: Suite barypolygonale régulière

par Archytas » 20 Jan 2017, 22:13

Bien joué c'est ça :D !
En fait j'ai pas lu en détail les preuves pour les suites irrégulières (il y en a deux de présenter mais elles sont trèèèès longues haha).
Je trouve ça génial comme preuve, enfin on a un problème géométrique au départ et l'auteur explique qu'on s'en sort pas avec une démarche juste analytique! On a une suite décroissante de compact inclus les un dans les autres donc, la limite existe et est un compact et il dit même qu'on peut assez facilement dire que si la limite est un point c'est le barycentre mais il dit que c'est beaucoup plus coton de montrer que le diamètre de ces compacts tend vers 0 ^^.

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Re: Suite barypolygonale régulière

par Ben314 » 20 Jan 2017, 23:12

Sauf erreur, montrer que le diamètre des polygones tend vers 0, ça revient très précisément à montrer que admet une unique valeur propre simple de module égal à 1 (à savoir la valeur 1) et que toutes les autres sont de module <1.
J'ai fait aucun calculs concernant les v.p. en question, mais je parierais extraordinairement fort qu'on montre aisément que les v.p. sont toutes de module <=1 (ce qui, géométriquement parlant, signifie que le diamètre du polygone ne peut pas tendre vers l'infini) mais que c'est super coton de montrer qu'elles sont de module <1 sauf une qui en plus est simple.
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Re: Suite barypolygonale régulière

par Archytas » 20 Jan 2017, 23:35

Dans le cas régulier c'est pas méchant, tu parles dans le cas pas régulier? Dans le cas quelconque ça tend vers si je me souviens bien (j'ai pas les magazines sous les yeux)!
Et j'avoue que je vois pas vraiment le rapport entre les valeurs propres et le diamètre :roll:

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Re: Suite barypolygonale régulière

par Ben314 » 20 Jan 2017, 23:57

Ne pas oublier que les lignes de , c'est bêtement les coeff. barycentrique qui vont apparaitre à la n-ième étape.
Dire que le diamètre tend vers 0, ça signifie que tout les points tendent vers le même point donc que toute les lignes de tendent vers les mêmes valeurs (par construction les sommes de lignes valent 1) donc que tend vers une matrice de rang 1 et en cogitant un peu au niveau algèbre linéaire, ça signifie que toutes les v.p. sont de module <1 sauf une qui est égale à 1 et dont le s.e.v. propre est de dim 1.
Le même type de raisonnement montre que, si tendait vers une matrice de rang 2, ça signifierais que les coeff. "finaux" apparaissant sont dans un s.e.v. de dim 2 et que les points "finaux" sont tous alignés sur une même droite quelque soit la position de ceux de départ (on peut parfaitement considérer que les p points de départ vivent dans un espace affine de dimension aussi grande qu'on veut : ça ne change rien au processus).
Etc, etc...
Et en fait, le nombre de v.p. de module 1 et la taille des s.e.v. propre associés te donne en fait bien plus d'information que de savoir si le diamètre tend ou pas vers 0 : éjà, ça te dit si le processus converge ou pas (il faut et il suffit que 1 soit la seule v.p. de module =1) et si ça converge, ça te donne la dimension du s.e.affine dans lequel va être ton polygone "limite" (il faut regarder la dimension du s.e.v. associé à la v.p. 1)
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Re: Suite barypolygonale régulière

par Ben314 » 21 Jan 2017, 00:07

Archytas a écrit:Dans le cas quelconque ça tend vers si je me souviens bien (j'ai pas les magazines sous les yeux)!
Et sinon, en admettant que la seule v.p. de module =1 est 1 et que le s.e.v. propre associé est de dim 1 alors pour trouver le "point limite", il suffit de résoudre le système linéaire où l'inconnue est le vecteur ligne L : c'est lui qui donne les coeffs du "point limite".

EDIT : Après calculs, effectivement, les coeffs. sont bien les .
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Re: Suite barypolygonale régulière

par Archytas » 21 Jan 2017, 00:30

Ah ouais super je voyais pas ça comme ça même quand j'avais le truc sous les yeux, ça ressemblais plus à un tour de passe-passe bien huilé! Merci pour tes lumières (; je suis venu lancé un défi et c'est moi qui me fait coller :(

 

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