Ivan Shishkin, Rye (1878)

Problems/Real functionReviewed

Prolongement par continuité avec partie entière

by Nugget·
27
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
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Français

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On considère la fonction réelle ff définie sur R\mathbb{R}^* par
f(x)=sin(xE(πx)),f(x)=\sin\left(xE\left(\frac{\pi}{x}\right)\right),EE désigne la fonction partie entière.

Montrer que ff admet un prolongement par continuité en 00, que l’on déterminera.

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References

  1. Al Moufid en mathématiques — 2 SM A&B — Analyse mathématique — tome I
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Page 42.

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Solution by Sequoia

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On a les inégalités y1<E(y)yy-1< E(y)\leqslant y pour yRy\in\R.
Maintenant, en multipliant par xx et en prenant y:=πx,x0y:=\frac{\pi}{x}, x\neq0, on trouve que
πx<xE(πx)π\pi-x<xE\left(\frac{\pi}{x}\right)\leqslant \pisi xx est positif et les inégalités dans l’autre sens si x<0x<0 (car on multiplie par un nombre négatif).

Si maintenant on prend xx assez proche de 00, disons x<π2\vert x\vert<\frac{\pi}{2}, et en notant que sin\sin est décroissante sur [π2,π][\frac{\pi}{2},\pi] et croissante sur [π,3π2][\pi,\frac{3\pi}{2}] (cela peut se voir directement via le cercle trigonométrique), alors nos égalités s’écrivent finalement
0=sin(π)sin(xE(πx))<sin(πx)=sin(x).0=\sin(\pi)\leqslant \sin\left(x\,E\left(\frac{\pi}{x}\right)\right)<\sin(\pi-x)=\sin(x).Enfin, sin(x)\sin(x) tend vers 00 avec xx donc on peut conclure que ff admet une limite en 00, et cette dernière vaut 00 que l’on prend égale à f(0)f(0). Ainsi ff admet bien un prolongement par continuité en 00.

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