Cauchy, Convergence

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maxnihilist
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Cauchy, Convergence

par maxnihilist » 20 Fév 2016, 22:20

Bonsoir,

Je suis face à un problème assez compliqué pour ma part. Comme certains s'en souviennent (cf d'autres posts), c'est issu d'un sujet en anglais.

Supposons une séquence de fonctions continues qui converge vers une fonction continue f. On utilise pour définir le domaine variable de la fonction.
Par exemple, pour J=1 on écrit :


Considérons les points dyadiques suivants associés à la fonction : et l'ensemble et la partition de [0,1[ en deux sous intervalles .
On note que est une fonction linéaire sur chacun de ces sous-intervalles et donc linéaire sur [0,1].

Plus généralement, pour J>1, on définit: , et le sous-ensemble:
On note aussi
L'ensemble des points dyadiques est qui est dense sur [0,1].

On constate les points suivants :
1) pour tous les . De ce fait la valeur de ne change jamais au point dyadique quand J' augmente.
2) est continue pour tous les J et linéaire sur chaque sous intervalle
3) converges uniformément vers une fonction continue quand J tend vers l'infini.

Pour définir , on sait que au point et on modifie les valeurs dans { 1/4 , 1/8 }. On trouve :

De même

On étend le procédé et on obtient :
Pour et on définit

Nous souhaiterions analyser la convergence de vers f. Il faut se rappeler que l'espace des fonctions continues de [0,1] à R , noté est un espace de Banach: pour

Question 1: Prouvez que la séquence converge uniformément vers une fonction continue en montrant qu'il s'agit d'une séquence de Cauchy

En fait, si je comprends bien, on partitionne une fonction linéaire sur [0,1] et plus notre J augmente, plus on obtient une fonction qui oscille sur [0,1]. On finit par obtenir une fonction en "dents de scie" que je suppose continue partout, mais dérivable nul part
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Robot

Re: Cauchy, Convergence

par Robot » 20 Fév 2016, 23:22

J'ai l'impression que la V.O. serait plus compréhensible. Par exemple : " On utilise pour définir le domaine variable de la fonction."

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Re: Cauchy, Convergence

par Ben314 » 20 Fév 2016, 23:34

Salut,
Pour commencer, et si je comprend bien, il y a un gros problème de traduction : sur chaque intervalle, les différentes fonctions ne sont pas linéaires (i.e. de la forme t->at), mais affines (i.e. de la forme t->at+b)

Il y a pas mal d'autres problème (sans doute liés a la traduction) qui rendent le truc pas super clair du tout :
Par exemple (et entre autre...) l'énoncé commence par "Supposons une séquence de fonctions continues qui converge vers une fonction continue f"
Alors que dans la suite, on constate que l'on ne suppose rien du tout mais que l'on construit une suite de fonctions fn (ce qui n'a évidement rien a voir avec une supposition).
Ensuite, il s'avère (donc c'est tout sauf une supposition) que cette suite de fonctions, telle qu'elle est construite converge vers une fonction continue f.

Sinon, effectivement, si je décrypte correctement le bidule, on va obtenir comme limite une fonction continue (assez évident) et dérivable nulle part (moins trivial, mais ça semble fort plausible).
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Re: Cauchy, Convergence

par maxnihilist » 21 Fév 2016, 04:36

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Re: Cauchy, Convergence

par Ben314 » 21 Fév 2016, 12:31

Ca m'aura au moins permis de continuer ma (longue) liste sur le thème "ils sont fous ces romains" :
Visiblement, en Anglais, il semblerais que une Linear function, ça puisse être soit une application affine, soit une application linéaire en fonction de l'humeur : ça doit être sacrément pratique ça quand dans les petite classes on enseigne la proportionnalité (et plus tard quand on enseigne les espaces affines et la notion d'application linéaire associée à une application affine)

Sinon, maintenant que l'énoncé est clair, c'est quoi en fait ta question ?
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Re: Cauchy, Convergence

par maxnihilist » 21 Fév 2016, 16:00

Re,

Avant tout, merci d'avoir eu le courage de tout lire, l'énoncé est assez long.
Je voulais d'abord être sûr de quoi ça parlait avant d'attaquer la question. Et en effet, en traçant les fonctions sur excel avec une valeur de J qui augmente on obtient bien une oscillation de plus en plus "dense" et on voit bien qu'on tend vers une certaine fonction (*).

Concernant la question j'ai un peu de mal à démontrer, même si l'indice donné est assez clair.
Déjà, visuellement, j'ai toujours eu en mémoire un " étau " pour les séquences de Cauchy (https://fr.wikipedia.org/wiki/Suite_de_ ... ration.svg)
et je n'arrive pas à bien visualiser dans le cas ici la convergence. Est-ce que c'est en fait la convergence vers l'ensemble des points de la fonction continue (*) ?
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Re: Cauchy, Convergence

par Ben314 » 21 Fév 2016, 16:10

maxnihilist a écrit:Est-ce que c'est en fait la convergence vers l'ensemble des points de la fonction continue (*) ?
Heuuu... Aucune idée vu que je comprend pas la question...
Ici, vu qu'on parle de suite de fonctions, si convergence il y a, c'est évidement vers une fonction et je comprend pas ce que peut signifier "converger vers un ensemble de points".

De toute façon, vu qu'on te dit que la bonne méthode, c'est d'utiliser la notion de suite de Cauchy et que dans la définition d'une suite de Cauchy, il n'est nulle part fait référence à la limite de la suite (et c'est pour ça que la notion est super utile), dans un premier temps, on se fout de la limite de la suite.
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Re: Cauchy, Convergence

par maxnihilist » 21 Fév 2016, 16:32

Puis-je commencer par ceci:


et

tend vers 0 quand J tend vers l'infini ce qui fait que tend 0 quand J tend vers l'infini
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Re: Cauchy, Convergence

par Ben314 » 21 Fév 2016, 16:53

On peut éventuellement dire (si on veut être sympa...) qu'il y a un "très vague début d'idée", MAIS :

- Déjà, sur la première ligne, rien ne précise ce que représente la lettre et, visiblement, vu la façon dont tu mène les calculs, ça ne semble pas du tout être un élément quelconque de [0,1] alors qu'évidement, c'est de ça qu'il faut partir et surement pas d'un particulier.

- Ensuite, le fait que tendent vers 0 n'a absolument rien à voir avec la question : déjà ça ne prouve pas du tout que la série numérique (i.e. pour fixé) est convergente et ensuite, même si ça le prouvait (pour quelconque), ça montrerais uniquement la convergence simple de la suite de fonctions et pas la convergence uniforme comme demandée.
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Re: Cauchy, Convergence

par maxnihilist » 21 Fév 2016, 17:31

Re,

Il y a deux cas pour la lettre t (tous les deux sur [0,1]), qui sont énoncés en haut de la page 2:

1/ , dans ce cas on a directement

2/ \ , auquel cas on a

Je pensais que pour montrer qu'une suite (rn) était de Cauchy il fallait prouver :
pour p,q>n

et je pensais appliquer le "critère de Cauchy uniforme", vu qu'il est précisé que X est complet et dense sur [0,1], la convergence uniforme est de ce fait immédiate
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