Ivan Shishkin, Rye (1878)

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Prolongement par continuité avec partie entière

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Solution by Sequoia · FR

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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