Hypothèses du th dérivation des intégrales à paramètre (version itérée).

Bonjour à tous :-)

Pouvez-vous me confirmer, ou bien m'infirmer, ce qui va suivre :

$\displaystyle{I}$ et $\displaystyle{J}$ étant des intervalles de $\displaystyle{\R}$, on définit $\displaystyle{F:J\mapsto F\left(J\right)\text{, }F:x\mapsto\underset{I}{\int}\left(f\left(t;x\right)\text{d}\left(t\right)\right)}$, on suppose
_$\displaystyle{\forall j\in \N\cap\left[0;k\right]}$ que $\displaystyle{\frac{\partial^j\left(f\right)}{\partial\left( x\right)^j}\left(t;x\right)}$ existe et que $\displaystyle{\forall \left(j;x\right)\in \N\cap\left[0;k\right]×J, t\mapsto \frac{\partial^j\left(f\right)}{\partial\left( x\right)^j}\left(t;x\right)}$ est continue par morceaux et que $\displaystyle{\forall \left(j;t\right)\in \N\cap\left[0;k\right]×I, x\mapsto \frac{\partial^j\left(f\right)}{\partial\left( x\right)^j}\left(t;x\right)}$ est continue.
_$\displaystyle{\forall x\in J, t\mapsto f\left(t;x\right)}$ est intégrable sur $\displaystyle{I}$
_l'hypothèse de domination : $\displaystyle{\exists\left(\varphi_1;\ldots;\varphi_k\right)\in {\cal C}_{\text{par morceaux}}^0\left(I;\R^{+*}\right)^k \& \exists\left(K_1;\ldots;K_k\right)\in{\cal P}\left(I\right)^k}$, où $\displaystyle{\forall j\in \N\cap\left[1;k\right], \varphi_j}$ est intégrable sur $\displaystyle{K_j}$ et où $\displaystyle{\forall j\in \N\cap\left[1;k\right], K_j}$ est un segment, $\displaystyle{|\forall\left(j;t;x\right)\in\N\cap\left[0;k\right]×K_j×J,\left|\frac{\partial^j\left(f\right)}{\partial\left( x\right)^j}\left(t;x\right)\right|\leq\varphi_j\left(t\right)}$
Alors $\displaystyle{F}$ est $\displaystyle{{\cal C}^k}$ et $\displaystyle{\forall j\in \N\cap\left[0;k\right],F^{j\prime}:x\mapsto\underset{I}{\int}\left(\frac{\partial^j\left(f\right)}{\partial\left( x\right)^j}\left(t;x\right)\text{d}\left(t\right)\right)}$.
Ceci est le résultat du théorème de dérivation des intégrales à paramètre (version simple) appliqué par récurrence, mais, suite à une interroggation à mon prof de maths, j'ai appris qu'il n'était pas nécessaire de montrer que toutres les applications dérivées étaient intégrables en $\displaystye{t}$ (O.K. : ça découle directement de l'hypothèse de domination) et il suffirait que cette hypothèse ne s'applique qu'à la dernière dérivée ???
Si vous pouviez m'exposer vos remarques, des rectifications, et surtout me dire si ces hypothèses sont les plus faibles possibles pour pouvoir dériver sous l'intégrale à un niveau spé, s'il vous plaît, ça solidifierait bien mes acquis (si j'ose m'exprimer ainsi). Quelles sont, le cas échéant, les hypothèses minimales de ce théorème, dans le cadre du programme de phy spé ?
Merci beaucoup déjà d'avoir consacré votre temps à me lire, je vous remercierai pour vos réponses (-:

@mitiés,

Greensmile.

J+5

Si seulement tous nos soucis se résumaient à un calcul simple à effectuer...

Réponses

  • Bonjour,
    quelque chose m'échappe. Ta domination n'a lieu que sur des segments inclus dans $I$ et par sur tout l'intervalle. Mais j'ai l'impression que ce n'est pas suffisant ; tu n'as aucune condition sur tes $K_i$ donc on pourrait par exemple prendre des singletons et ton hypothèse serait toujours vérifiée...

    Je me trompe ?

    H.
  • Bonjour Hadrien :-)

    Merci déjà d'une réponse aussi rapide ; oui, bien sûr, je suppose que ce sont des segments non réduits à un point.
    Et c'est quelque chose que je voulais savoir justement : peut-on se contenter des segments ?, car pour la version simple du théorème, on peut (c'est mon cours), mais pour la version itérée on ne pourrait pas ? Voilà qui est bien étrange...

    @mitiés,

    Greensmile.

    J+5
  • J'avoue que même pour la version simple (on ne dérive qu'une fois je suppose) ou même pour la continuité, je ne vois pas comment dominer juste sur un sous-segment pourrait faire marcher le truc.

    Tu es sûr de ton coup ?

    Ceci mis à part, je doute que tu ais besoin de raffinements, ou d'hypothèses les plus faibles possibles dans la pratique.

    H.
  • Bonjour Hadrien :-)

    Ah oui oui oui, je suis sûr, j'ai dans ma leçon une version avec des segments :
    $\displaystyle{F:x\longmapsto \int_I\left(f\left(t;x\right)\text{d}\left(t\right)\right)}$ sur $\displaystyle{J}$
    _{\bf 1} $\displaystyle{\forall x\in J, \left(t\mapsto f\left(t;x\right)\right)\in{\cal C}_{\text{par morceaux}}^0\left(I;\R\right)}$, $\displaystyle{\forall t\in I, \left(x\mapsto f\left(t;x\right)\right)\in{\cal C}^1\left(J;\R\right)}$ et $\displaystyle{\forall x\in J, \left(t\mapsto \frac{\partial \left(f\right)}{\partial\left(x\right)}\left(t;x\right)\right)\in{\cal C}_{\text{par morceaux}}^0\left(I;\R\right)}$ avec $\displaystyle{\forall t\in I, \left(x\mapsto \frac{\partial \left(f\right)}{\partial\left(x\right)}\left(t;x\right)\right)\in{\cal C}^0\left(J;\R\right)}$.
    _{\bf 2} $\displaystyle{\forall x\in J, t\mapsto f\left(t;x\right)}$ est intégrable sur $\displaystyle{I}$.
    _{\bf 3} $\displaystyle{\forall K\subset J}$, $\displaystyle{K}$ segment, $\displaystyle{\exists \varphi\in{\cal C}_{\text{par morceaux}}^0\left(I;\R\right)}$ intégrable sur $\displaystyle{I|\forall\left(t;x\right)\in K×J, \left|\frac{\partial \left(f\right)}{\partial\left(x\right)}\left(t;x\right)\right|\leq\varphi\left(t\right)}$.
    Et si {\bf 1}, {\bf 2} et {\bf 3} sont vraies, alors $\displaystyle{F\in{\cal C}^1\left(J;\R\right)}$ et $\displaystyle{\forall x\in J, F^{\prime}:x\longmapsto\int_I\left(\frac{\partial \left(f\right)}{\partial\left(x\right)}\left(t;x\right)\text{d}\left(t\right)\right)}$.
    Aurais-je buggué quelque part ?
    Merci de vote aide ; c'est que ça tombe souvent ces théorèmes (encore aujourd'hui !).

    @mitiés,

    Greensmile.

    J+13

    Si seulement tous nos soucis se résumaient à un calcul simple à effectuer...
  • Je ne crois pas que tu aies buggué quelque part...la version est correcte en dominant sur tout segment.Etant donné qu'on nous a pas donné de démo pour ces grands théorèmes, le seul truc qui pourrait te convaincre(ou du moins essayer) est que la continuité est une notion locale donc soit tu vérifies localement au voisinage de chaque point(chiant :)) ), soit tu le démontres sur n'importe quelle partie compacte incluse dans ton intervalle.
    A + et bon courage.
    Isabelle
  • Bonjour, je suis en spé, je me suis posé aussi pas mal de questions la dessus étant donné que les profs ne démontrent pas ces théorèmes.

    Comme le dit le post ci-dessus la continuité est une propriété locale, en effet une application est continue sur un intervalle ssi elle est continue en tout point de cet intervalle.
    Par suite continue sur tout segment implique continue sur l'intervalle (tout point peut être mis dans un segment).

    Pour ce qui est de la démo et des dominations, essaie de chercher du coté de l'inégalité des accroissement finis...

    ps : à cause des changements de programme de cette année j'ai une version légèrement différente mais bon cela n'est pas très grave car l'utilité de présenter le théorème comme cela est qu'il est facile à retenir (étant donné la symétrie des hypothèses pour toutes les fonctions).

    bonnes révisions.
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