Les fonctions uniformement continues sur un INTERVALLE (jamais en un point) ------------------------------------------------------- Def : Soit f : I --> R une fonction, I intervalle de R f est uniformement continue sur I si pour tout epsilon>0 il existe un delta>0 (qui depend seulement du epsilon) tel que pour tout couple de points differents de I, x_1, x_2 on a (|x_1 - x_2|< delta implique |f(x_1) - f(x_2)| < epsilon) Prop: si f est uniformement continue sur I alors f est continue en tout point de I Remarque: en generale, une fonction continue en tout point d'un intervalle I n'est pas uniformement continue sur I, pour un intervalle I quelconque Prop: Soit I = [a,b] (ferme' et borne'): Toute fonction continue sur cet intervalle I est uniformement continue sur I Les fonctions Lipschitziennes -------------------------------- Def : Soit f : I --> R une fonction, I intervalle de R On dit que f est Lipschitzienne sur I s'il existe une constante reelle k>0 (constante de Lipschitz de f) telle que pour tout couple de points x_1, x_2 differents dans I on a |f(x_1) - f(x_2)|<= k |x_1 - x_2| Prop: Si f : I-->R est lipschitzienne sur I alors f est uniformement continue sur I (preuve faite en cours, il suffit de choisir delta = espilon * k/(k+1) ) Prop: Soit f :I -->R derivable sur I. f est Lipschitzienne sur I si et seulement si f' est bornee sur I (la constante de Lipschitz de f sera k = ||f'||_oo, ou' ||g||_oo est la norme infinie d'une fonction g:I-->R, c'est-a'-dire ||g||_oo = sup_{x dans I} |g(x)| ) Des proprietes de la fonction f' -------------------------------- 1) theoreme de Darboux ou theoreme des valeurs intermediaires sur [a,b] pour f': Soit f : ]a,b[ --> R une fonction derivable sur ]a,b[, et x_1,x_2 deux points differents dans ]a,b[. Alors, f' prend toutes les valeurs comprises entre f'(x_1) et f'(x_2). De ce theoreme, on deduit que f' est une fonction qui peut etre soit continue sur ]a,b[ soit presenter une (ou plus) discontinuite' de 2nde espece 2) definition de primitive d'une fonction phi (*** verifier les cahiers, j'ai peut-etre fait une faute d'ecriture ***) Soit phi : ]a,b[ --> R. On dit que f est une primitive de phi sur ]a,b[ si f est derivable sur ]a,b[ et f'(x) = phi(x) pour tous x dans ]a,b[ remarque 1) si une fonction phi a une primitive f, elle en a une infinite' (toutes les f + c, avec c constante reelle) remarque 2) si phi a une (ou plus) discontinuite de 1ere espece, elle ne peut pas avoir une primitive 3) monotonie de la fonction f' Soit f : ]a,b[ --> R une fonction derivable sur ]a,b[. f est croissante sur ]a,b[ si et seulement si f' >= 0 sur ]a,b[ Avec une preuve similaire a' celle faite au tableau, on peut aussi montrer que f est strictement croissante sur ]a,b[ si et seulement si f' > 0 sur ]a,b[ f est decroissante sur ]a,b[ si et seulement si f' <= 0 sur ]a,b[ f est strictement decroissante sur ]a,b[ si et seulement si f' < 0 sur ]a,b[ 4) Extrema de fonction Soit f :]a,b[ --> R une fonction derivable dans ]a,b[ et soit x_0 un point dans ]a,b[ tel que f'(x_0) = 0. Alors x_0 est un point de maximum local pour f si f'> 0 pour x < x_0 et f'< 0 pour x > x_0 x_0 est un point de minimum local pour f si f'< 0 pour x < x_0 et f'> 0 pour x > x_0 5) Theoreme de de l'Hopital (pour resoudre les formes indeterminees [0/0], [oo/oo] Soient a,b dans Rbar = R U {+oo} U {-oo}, avec aa^+} f(x) = lim_{x-->a^+} g(x) = 0 ou +oo ou -oo (ii) f, g derivable in ]a,b[ avec g'(x) differente de 0 sur ]a,b[ (iii) lim_{x-->a^+} ( f'(x) / g'(x) ) = L alors lim_{x-->a^+} ( f(x) / g(x) ) = L (meme chose, pour x -->b^-). Preuve faite au tableau dans le cas [0/0]. 6) Inegalite des accroissement finis (IAF) Si on connait un encadrement pour f' sur l'intervalle I=[a,b] du type m <= f' <= M on peut encadrer f(b) f(a) + m (b-a) <= f(b) <= f(a) + M (b-a) on peut encadrer f(a) f(b) - M (b-a) <= f(a) <= f(b) - m (b-a) on peut encadrer f(x) en tout point de I (en passant par I = [a,x] U [x,b] ) max { f(a)+m(x-a) , f(b)-M(b-x) } <= f(x) <= min { f(a)+M(x-a) , f(b)-m(b-x) } On peut aussi determiner le voisinage de x_0 de la forme ]x_0-delta, x_0+delta[ pour que alpha < f < beta (beta-alpha) ~ M (2 delta) d'ou' delta ~ (beta-alpha)/2/M