Soient un entier et une permutation.
On considère une fonction dérivable vérifiant
Déterminer la limite
où désigne la norme euclidienne sur .
Solutions
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Montrons que la limite existe toujours dans , mais sa valeur dépend de la condition initiale . On la calcule exactement en diagonalisant le système.
Le système s’écrit , où est la matrice de permutation définie par . Donc .
La matrice est orthogonale, donc normale. Elle est diagonalisable dans une base orthonormée de , et ses valeurs propres sont des racines de l’unité. Notons les projecteurs orthogonaux sur ses espaces propres. On a alors
et, par orthogonalité des espaces propres,
Décomposons en cycles. Soit un cycle , avec . Le vecteur défini par sur ce cycle, et nul ailleurs, est propre pour . On obtient
Notons les coefficients . La fonction est une somme d’exponentielles à coefficients , donc elle admet une limite. Trois cas se présentent :
- La limite vaut si l’un des est non nul pour un indice tel que .
• Sinon, la limite est finie et vaut - La limite vaut si, en plus, tous ces coefficients sont nuls.
