La dérivée d'une fonction bornée est-elle bornée ?

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Re: La dérivée d'une fonction bornée est-elle bornée ?

Message par TROLOLOL » 26 janv. 2016 05:49

alm a écrit :
Jay Olsen a écrit :Sur un intervalle c'est trivial, car dérivée non bornée veut dire qu'elle est infinie en un point càd que la fonction n'est pas dérivable.. Exemple : racine sur [0,1].
C'est vrai dans l'exemple mais en général, ce n'est pas toujours le cas (c'est justement ce que cherche l'auteur de la question mais il impose en plus un segment donc unintervalle compact).
- Sur un intervalle non forcément compact : $ f: ]-\frac{\pi}{2},\frac{\pi}{2}[ \to \mathbb{R}, x \mapsto f(x)=\ln(\cos(x)) $
- Même sur un segment (c'est ce que cherche l'auteur de la question):
On prends $ f: [-1,1] \to \mathbb{R}; x \mapsto \left\{\begin{array}{lcl} x^2\sin\left(\frac{1}{x^2}\right) &\text{si} & x \neq 0 \\ 0 &\text{si} & x= 0 \end{array} \right. $
En effet $ f'(0)=0 $ et si $ x \neq 0, f'(x)=2x\sin\left(\frac{1}{x^2}\right)-\frac{2}{x} \cos\left(\frac{1}{x^2}\right) $
Pour $ x_n=\sqrt{\frac{2}{(4n+1)\pi}}, n\in \mathbb{N}^* $, on a $ f'(x_n)=2x_n-\frac{2}{x_n} $, donc $ \lim\limits_{n \to +\infty} f'(x_n)=-\infty $, ce qui prouve que $ f' $ n'est pas bornée sur $ [-1,1] $

Si je ne me trompe pas $ g: x \mapsto x^2 \sin\left(\frac 1x \right) $ ne marche pas sur un segment, en effet: $ g'(0)=0 $ et si $ x \neq 0 $ alors $ g'(x)= 2x \sin \left(\frac 1x \right)-\cos\left(\frac{1}{x}\right) $, donc $ |g'(x)| \leq 2\delta + 1 $ où $ \delta $ est le diamètre du segment en question, donc $ g' $ est bornée sur tout segment, contrairement à ce que cherche l'auteur du topic. Sauf erreur de ma part.
En fait si je comprends bien, prendre Xn avec n qui tend vers +inf ça revient à prendre x qui tend vers 0.
On trouve alors que la dérivée à droite de 0 est différente de celle que tu as énoncé en 0. Possible ?

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Re: La dérivée d'une fonction bornée est-elle bornée ?

Message par darklol » 26 janv. 2016 08:54

alm a écrit : Si je ne me trompe pas $ g: x \mapsto x^2 \sin\left(\frac 1x \right) $ ne marche pas sur un segment, en effet: $ g'(0)=0 $ et si $ x \neq 0 $ alors $ g'(x)= 2x \sin \left(\frac 1x \right)-\cos\left(\frac{1}{x}\right) $, donc $ |g'(x)| \leq 2\delta + 1 $ où $ \delta $ est le diamètre du segment en question, donc $ g' $ est bornée sur tout segment, contrairement à ce que cherche l'auteur du topic. Sauf erreur de ma part.
Bien vu en effet, mea culpa!
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Re: La dérivée d'une fonction bornée est-elle bornée ?

Message par alm » 26 janv. 2016 11:20

TROLOLOL a écrit : En fait si je comprends bien, prendre Xn avec n qui tend vers +inf ça revient à prendre x qui tend vers 0.
On trouve alors que la dérivée à droite de 0 est différente de celle que tu as énoncé en 0. Possible ?
Ne confonds pas $ \lim\limits_{x \to 0} f'(x) $ et $ f'(0) $
Exemple simple: $ f(x)=\left\{\begin{array}{lcl}x^2\sin(1/x)&\text{si} & x \neq 0 \\ 0 &\text{si}&x=0\end{array}\right. $ : On a $ f'(0)=\lim\limits_{x \to 0}\frac{f(x)-f(0)}{x-0}=0 $. Par ailleur pour tout $ x \neq 0 $, on a $ f'(x)=2x\sin(1/x)-\cos(1/x) $, donc $ f'(x) $ n'admet pas de limite en $ 0 $

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Re: La dérivée d'une fonction bornée est-elle bornée ?

Message par alm » 26 janv. 2016 11:32

Oka a écrit :y a un petit soucis avec ta suite $ x_n $ je crois (t'as le cos et le sin qui valent 1 en meme temps ?), mais on comprend l'idée :)
Tu as raison, j'ai corrigé en haut (voir edit), merci encore!

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Re: La dérivée d'une fonction bornée est-elle bornée ?

Message par fakbill » 26 janv. 2016 11:43

Est ce clair pour tout le monde qu'on peut avoir une fonction aussi proche d'une constante qu'on le souhaite, C_infinie et dont la dérivée soit aussi grande qu'on veut; le tout sur un segment?
Je demande car on trouve souvent des gens qui pensent contrôler la dérivée en encadrant la fonction sur un intervalle fini...ca n'a aucune chance de marcher.

Pour ce qui est de la question de topic, prendre x^(3/2) * sin(1/x) devrait le faire non?
Pas prof.
Prépa, école, M2, thèse (optique/images) ->ingé dans le privé.

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Re: La dérivée d'une fonction bornée est-elle bornée ?

Message par darklol » 26 janv. 2016 13:20

corderaide a écrit : donc définie sur un intervalle donc bornée
Je connais beaucoup de fonctions définies sur un intervalle qui sont non bornées. Je connais même des fonctions définies sur un intervalle fermé borné (ie un segment) qui sont non bornées.
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Re: La dérivée d'une fonction bornée est-elle bornée ?

Message par alm » 26 janv. 2016 13:28

darklol a écrit :Je connais beaucoup de fonctions définies sur un intervalle qui sont non bornées.
Lis bien : corderaide parle de fonction de classe $ C^1 $
Dernière modification par alm le 26 janv. 2016 13:30, modifié 1 fois.

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Re: La dérivée d'une fonction bornée est-elle bornée ?

Message par darklol » 26 janv. 2016 13:29

Pour ce que dit corderaide, il parle de fonctions C^1 en effet, mais son argument est faux, de même que sa conception d'intervalle.
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Re: La dérivée d'une fonction bornée est-elle bornée ?

Message par alm » 26 janv. 2016 13:38

Comme tu le remarques peut être, la majorité des fonctions dérivables qu'on manipule sont en fait de classe $ C^1 $, c'est ce qui nous empêche de concevoir mieux le cas dérivable, tout comme le cas des fonctions monotones.
Quand on pose à un étudiant la question:
prouver que si $ f $ et $ g $ sont deux fonctions réelles positives croissantes sur $ \mathbb{R} $ alors leur produit $ fg $ est croissante,
SPOILER:
il se précipite sur le calcul de la dérivée!

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Re: La dérivée d'une fonction bornée est-elle bornée ?

Message par darklol » 26 janv. 2016 13:45

C'était la suite d'implications "continue donc définie sur un intervalle donc bornée" qui me dérangeait, étant donné que "définie sur un intervalle" n'implique pas bornée. Mais oui je suis taquin, j'avais compris ton argument :)
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