Ivan Shishkin, Rye (1878)

Problems/Real functionExerciseUnreviewed

Les fonctions strictement monotones sont injectives

by darktoaster·
25
Difficulty scaleÉchelle de difficulté

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  1. 110First steps / middle schoolPremiers pas / collège
  2. 1125Beginner / high schoolDébutant / lycée
  3. 2650Intermediate / undergraduateIntermédiaire / licence
  4. 5170Advanced / graduateAvancé / master
  5. 7190Expert / specializedExpert / spécialisé
  6. 91100Research levelNiveau recherche
These levels are approximate guides.Ces niveaux sont des repères approximatifs.
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Français

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  1. Soit DD une partie de R\R. Soit f:DRf : D \to \R une fonction strictement monotone. Montrer que ff est injective.
  2. Trouver une fonction injective qui n’est pas strictement monotone.
    \newline
    Pour aller plus loin : Toute fonction continue sur un intervalle et injective sur celui-ci y est strictement monotone.
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Solutions

1
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Solution by darktoaster

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  1. Soient xx et yy dans DD tels que xyx \ne y. On a x<yx < y ou y<xy < x, donc par stricte monotonie de ff : f(x)<f(y)f(x) < f(y) ou f(y)<f(x)f(y) < f(x) donc f(x)f(y)f(x) \ne f(y), ce qui conclut l’injectivité de ff.
  2. On considère l’application ff définie sur [0,2][0,2] par x[0,1[,f(x)=x\forall x \in [0,1[, f(x) = x et x[1,2],f(x)=4x\forall x \in [1,2], f(x) = 4 - x. ff est injective, en effet pour xx et yy dans [0,1[[0,1[ tels que xyx \ne y, on a simplement f(x)f(y)f(x) \ne f(y) car xyx \ne y. Idem si on prend xx et yy distincts dans [1,2][1,2] car 4x4y4 - x \ne 4 - y. Si on prend un réel xx dans [0,1[[0,1[ et un réel yy dans [1,2][1,2] alors f(x)<1<2f(y)f(x) < 1 < 2 \le f(y) donc f(x)f(y)f(x) \ne f(y)
    fonctioninjectivenonstrictmonotone
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