Caractérisation séquentielle
Bonjour, j'aimerais savoir si ma preuve est juste (chose que je trouve correcte car je crois donner plus de précisions que celles de mon livre).
Soit $f$ une fonction définie sur $I$ et soit $a \in I$.
$f$ est continue en $a$ si et seulement si pour tout suite $(u_{n})$ qui converge vers $a$, la suite $\big(f(u_{n})\big)$ converge vers $f(a)$.
Pour le sens direct.
Supposons que $f$ est continue en $a$.
Soit $\epsilon>0$ et $(u_{n})$ qui converge vers $a$.
Par hypothèse, il existe $\delta>0$ tel que pour tout $x \in I$, ($|x-a|<\delta$ implique $|f(x)-f(a)|<\epsilon$).
De même, il existe $n_{0} \in \mathbb{N}$ tel que pour tout $n>n_{0}$, $|u_{n}-a|<\epsilon'$.
Posons $\delta'=\min(\delta,\epsilon')$, alors il existe un entier $n_{1}$ tel que pour tout $n>n_{1}$, $|u_{n}-a|<\delta'$ ce qui implique que $|f(u_{n})-f(a)|<\epsilon$).
Alors par transitivité des implications: la suite $\big(f(u_{n})\big)$ converge vers $f(a)$.
Pour le sens indirect, j'ai raisonné par contraposée.
Dans mon cours, c'est juste mentionné qu'on peut trouver un entier $N$ pour le réel $\delta$ tel que $|u_{n}-a|<\delta$. Je ne suis pas contre cet argument d'ailleurs.
Soit $f$ une fonction définie sur $I$ et soit $a \in I$.
$f$ est continue en $a$ si et seulement si pour tout suite $(u_{n})$ qui converge vers $a$, la suite $\big(f(u_{n})\big)$ converge vers $f(a)$.
Pour le sens direct.
Supposons que $f$ est continue en $a$.
Soit $\epsilon>0$ et $(u_{n})$ qui converge vers $a$.
Par hypothèse, il existe $\delta>0$ tel que pour tout $x \in I$, ($|x-a|<\delta$ implique $|f(x)-f(a)|<\epsilon$).
De même, il existe $n_{0} \in \mathbb{N}$ tel que pour tout $n>n_{0}$, $|u_{n}-a|<\epsilon'$.
Posons $\delta'=\min(\delta,\epsilon')$, alors il existe un entier $n_{1}$ tel que pour tout $n>n_{1}$, $|u_{n}-a|<\delta'$ ce qui implique que $|f(u_{n})-f(a)|<\epsilon$).
Alors par transitivité des implications: la suite $\big(f(u_{n})\big)$ converge vers $f(a)$.
Pour le sens indirect, j'ai raisonné par contraposée.
Dans mon cours, c'est juste mentionné qu'on peut trouver un entier $N$ pour le réel $\delta$ tel que $|u_{n}-a|<\delta$. Je ne suis pas contre cet argument d'ailleurs.
Réponses
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Attention au $\varepsilon'$ que tu n'as pas introduit avant ! Il n'est pas utile (puisque tu as déjà un $\delta$ qui t'intéresse) et je dirais même qu'il est très mal choisi en termes de notations ... car on s'attend à ce qu'il joue un rôle similaire à celui de $\varepsilon$ dans la démonstration (c'est-à-dire qu'il contrôle les images, pas les points).
-
Une remarque :
Tu utilises $\varepsilon ’$ mais on ne sait pas ce que c’est.
Dès qu’une lettre n’est pas présentée, c’est suspect.
Édit : oups, je n’avais pas vu le message de Polka. -
Bonjour.
En effet, j'ai omis d'introduire le $\epsilon'$ dans la définition de la convergence de la suite $u_{n}$.
Donc au départ, on a $\epsilon'>0$ -
Bonjour, ok Polka. C'est compris pour la remarque.
Toutefois, la démonstration est-elle correcte ?
Au départ, je n'avais pas pensé à l'existence d'un $N$. J'ai posé $\delta'$ car je pensais en terme de voisinage afin de vérifier les deux hypothèses -
C’est plutôt :
La suite $u$ converge vers $a$ donc quel que soit $\varepsilon ’$, il existe un entier… et donc tu dis « en particulier, pour $\varepsilon ’=\delta$, etc. ».
Remarque :
En disant « $\varepsilon ’ >0$ », tu ne dis toujours pas d’où il sort.
Attention à cela.
Soit c’est un « il existe », soit c’est un « quel que soit ». -
Ah ok merci Dom, je comprends mieux.
Edit:
En effet, je l'avais considéré comme un quelque soit. Il faut donc que je "spécialise" comme tu l'as fait en disant donc pour $\epsilon'=\delta$
Mais même si je pose $\epsilon'=\gamma$ et que j'introduis mon $\delta'$ je crois que le résultat est correct -
Je ne connais pas le niveau mais je conseille fortement de préciser dans l'énoncé du théorème :
pour toute suite $(u_n)$ d'éléments de $I$ (on peut faire beaucoup de bêtises en l'oubliant). -
Exact.
Il faut tout de même avoir l’existence des $f(u_n)$.
Cas extrême :si $I=[2:3]$, $a=2$ et pour tout $n$, $u_n=a-\frac{1}{n}$, on ne peut parler de $f(u_n)$ pour aucun entier $n$.
Si $I$ est ouvert, ça ne pose pas de problème, les $f(u_n)$ existent à partir d’un certain rang. Mais ça n’empêche pas qu’il faut le dire.
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