Existe-t-il une norme telle que la dérivation est continue ?
Hints
1Hint 1
Open this only if you want a small nudge before looking at the solutions.
Solutions
1Reveal solutionsAre you sure? Give it a try first.
Notons que la dérivation est linéaire, donc la continuité de la dérivation est équivalente à la continuité en 0 (ici, le 0 de l’espace vectoriel , c’est-à-dire la fonction constante égale à 0). C’est-à-dire : pour tout , il existerait un , tel que pour toute fonction de classe telle que , on ait .
Or ceci est faux pour n’importe quel norme. Pour le voir, il nous suffit de trouver des fonctions telles que est arbitrairement plus grand que . Des candidats naturels sont les fonctions . En effet, on a :
Maintenant, si on prend , et qu’on fixe , le problème des fonctions est que leur norme n’est pas forcément inférieure ou égale à .
On peut donc juste normaliser et multiplier par pour que ce soit le cas : on pose
et automatiquement leur norme est exactement ; et on a toujours la condition .
En prenant , on obtient donc que mais , ce qui brise la continuité.
