sur les fonctions C-infini
dans Les-mathématiques
Salut!
Soit une fonction f(x,y) réelle de classe C-infini telle que la fonction dérivée partielle d'odre 2, "mixte"
d²/dxdy(f) (désolé je ne connais rien au Latex)
est identiquement nulle.
Je voudrais savoir si, au voisinage d'un point donné, il en résulte forcément que
f(x,y)=g(x)+h(y)
Je ne sais pas si la question est connue, mais moi elle me semble s'imposer.
S'il s'agissait de polynômes ce serait trivial.
Je ne crois pas que le théorème d'inversion locale puisse servir.
Merci d'avance à qui voudra bien s'y intéresser.
Soit une fonction f(x,y) réelle de classe C-infini telle que la fonction dérivée partielle d'odre 2, "mixte"
d²/dxdy(f) (désolé je ne connais rien au Latex)
est identiquement nulle.
Je voudrais savoir si, au voisinage d'un point donné, il en résulte forcément que
f(x,y)=g(x)+h(y)
Je ne sais pas si la question est connue, mais moi elle me semble s'imposer.
S'il s'agissait de polynômes ce serait trivial.
Je ne crois pas que le théorème d'inversion locale puisse servir.
Merci d'avance à qui voudra bien s'y intéresser.
Réponses
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Ca depend de la structure topologique de l'ouvert où est définie ta fonction, en gros s'il est connexe ou non.
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Bonjour,
localement, il n'y a pas de soucis :
$\frac{\partial f}{\partial x}$ ne dépend que de $x$ car :
$ \frac{\partial f}{\partial x}(x,y_1) - \frac{\partial f}{\partial x}(x,y_2) = \int_{y_2}^{y_1} \frac{\partial^2 f}{\partial x \partial y}(x,t) dt$
(et de même $\frac{\partial f}{\partial y}$ ne dépend que de $y$)
Puis tu peux écrire que :
$f(x,y)-f(x_0,y_0) \ = f(x,y)-f(x,y_0) + f(x,y_0) - f(x_0,y_0)$
et introduire les intégrales des dérivées premières en $x$ et $y$. -
Merci, klabouny.
Le problème local est réglé.
Le problème global pose peut être des problèmes, sur un ouvert quelconque et sans hypothèse supplémentaire sur la fonction f, je ne vois pas trop comment s'y prendre (je ne suis pas expert, c'est pure curiosité).
Si on utilise une partition de l'unité, celle-ci doit s'adapter au type de décomposition de fonctions qui nous intéressent.
Je ne sais pas si on peut encore dire des choses intéressantes sur la question (mais je ne fais peut être que renouveler l'aveu de mon incompétence:-).
A+ -
Ca ne m'a pas l'air de marcher en général. Notons $C$ le carré unité $[0,1]^2$. Prenons la réunion de $C$, $C+(0,1)$, $C+(1,0)$, $C+(2,0)$, $C+(2,1)$. Notons $D$ cette réunion. Si je ne me suis pas planté c'est une sorte de $U$.
Prenons maintenant une fonction qui est nulle sur les $4$ premiers carrés définissant $D$ et qui sur le dernier vaut, en un point $(x,y)$, $h(y)$ où $h$ est une fonction $C^{\infty}$ de $\R$ dans $\R$, nulle sur $[0,1]$ et non identiquement nulle sur $[1,2]$.
Sauf bévue ça donne un contre-exemple (et ça serait plus simple de l'expliquer avec un dessin).
Ca donne une idée des restricitions sur un éventuel résultat général (genre l'intersection de toute droite horizontale / verticale avec le domaine est un intervalle, mais j'ai pas réfléchi). -
Bien vu. Il me semble que la propriété est par contre vraie pour les ouverts convexes. Après, ça me paraît difficile d'en dire plus que le comportement local.
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Je suis d'accord.
Encore merci. -
C'est vrai plus généralement pour les ouverts connexes comme je lai dit plus haut il me semble.
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Non. Le contre-exemple de Probaloser était connexe.
Mais c'est vrai que cette condition est nécessaire.
Il semble qu'il faille se restreindre à des convexes, et encore on ne l'a pas totalement démontré. -
Dans le contre exemple de Probaloser ce n'est pas un ouvert.
-
Dans ce cas tu retires la frontière et tu as ton ouvert.
La condition f(x,y)=g(x)+h(y) est simplement trop forte pour être réalisée globalement sur un connexe quelconque, dans son exemple où il a pris g=0 elle impliquerait que pour un y fixé, x->f(x,y) serait constante. -
ton ouvert n'est pas connexe il me semble.
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C'est un ouvert en forme de U, constitué de 5 carrés fermés, et ensuite il faut prendre l'intérieur de l'ensemble ainsi constitué. Il est connexe, et de plus la fonction telle qu'il l'a définie est bien C-infini.
Cordialement. -
Je n'avais pas vu qu'il avait mis C dans son ouvert. J'ai lu seulement la ligne d'en dessous. Je reréfléchis à cette histoire.
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Toto : il suffit effectivement d'ouvrir mon $U$, le contre-exemple marche toujours.
Par ailleurs, sans avoir mis le nez dedans, il me semble qu'il suffise (comme je l'ai dit plus haut (enfin à ce moment là ça me paraissait plausible)) que l'intersection de toute droite horizontale ou verticale avec l'ouvert soit un intervalle (ce qui est moins fort que la convexité).
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Bonjour!
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