Flashcards : Suites de fonctions — 56 cartes

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1Question

Qu'est-ce que la convergence simple d'une suite de fonctions ?

Réponse

La convergence simple signifie que pour tout x dans D, fn(x) converge vers f(x).

2Question

Quel est le domaine de convergence simple pour fn(x)=x^n ?

Réponse

Le domaine est ]−1,1].

3Question

Quelle est la limite de fn(x)=x^n sur ]−1,1[ ?

Réponse

La limite est nulle sur ]−1,1[.

4Question

Quelle est la limite de fn(x)=x^n en x=1 ?

Réponse

La limite est égale à 1 en x=1.

5Question

Qu'impose la convergence uniforme d'une suite (fn) vers f sur A ?

Réponse

La norme uniforme ||fn−f||∞ tend vers 0.

6Question

Comment s'exprime la norme de la convergence uniforme pour une fonction g ?

Réponse

∣∣g∣∣∞=sup⁡x∈A∣∣g(x)∣∣F||g||_\infty=\sup_{x\in A}||g(x)||_F.

7Question

Quelle conséquence a la convergence uniforme sur la convergence simple ?

Réponse

La convergence uniforme implique la convergence simple vers la même fonction.

8Question

Comment montrer qu'une suite ne converge pas uniformément vers f ?

Réponse

Choisir une suite xn telle que ||fn(xn)−f(xn)||F ne tende pas vers 0.

9Question

Pourquoi la suite fn(x)=x^n sur ]−1,1] ne converge-t-elle pas uniformément ?

Réponse

Parce que sup|fn−f|=1 pour tout n.

10Question

Quelle condition assure la continuité de la limite f sur A ?

Réponse

La convergence uniforme des fn continues vers f sur A.

11Question

Que garantit la convergence uniforme sur tout segment d'un intervalle I ?

Réponse

La continuité de la limite simple f sur I.

12Question

Que garantit la convergence uniforme de fn vers f sur A avec limites λn en a ?

Réponse

λn converge vers une limite λ et f(x) tend vers λ quand x tend vers a.

13Question

Que permet d'écrire la convergence uniforme aux bornes ±∞ avec limites λn ?

Réponse

limₙ→∞ λn = limₓ→a f(x).

14Question

Que garantit la convergence uniforme de fn vers f sur un segment J ?

Réponse

Fn converge uniformément vers F définie par intégrale de f sur J.

15Question

Quelle inégalité relie ∣∣Fn−F∣∣∞||F_n-F||_\infty et ∣∣fn−f∣∣∞||f_n-f||_\infty sur J=[c,d] ?

Réponse

∣∣Fn−F∣∣∞≤(d−c)∣∣fn−f∣∣∞||F_n-F||_\infty \le (d-c)||f_n-f||_\infty.

16Question

Que vaut la limite de ∫abfn(t)dt\int_a^b f_n(t)dt si fn continue et converge uniformément vers f ?

Réponse

Elle vaut ∫abf(t)dt\int_a^b f(t)dt.

17Question

Quelle condition sur fn garantit la convergence uniforme de fn vers f sur tout segment ?

Réponse

fn doit être de classe C1 sur I et converger simplement vers f sur I.

18Question

Que peut-on dire de la dérivée f' si f'n converge uniformément vers h ?

Réponse

f est de classe C1 et f' = h.

19Question

Quelle formule exprime l'interversion de la limite et de la dérivation sous ces hypothèses ?

Réponse

lim⁡n→∞fn′=(lim⁡n→∞fn)′=f′.\lim_{n\to\infty}f_n' = \left(\lim_{n\to\infty}f_n\right)' = f'.

20Question

Quelle condition sur les dérivées d'ordre l<k assure la classe Ck de la limite ?

Réponse

Les dérivées d'ordre l<k convergent simplement.

21Question

Quelle condition sur les dérivées d'ordre k garantit la classe Ck de la limite ?

Réponse

Les dérivées d'ordre k convergent uniformément sur tout segment.

22Question

Quelle est la classe de la limite d'une suite fn sous ces conditions de convergence ?

Réponse

La limite est de classe Ck.

23Question

Que vaut la dérivée d'ordre l de la limite pour 1 ≤ l ≤ k ?

Réponse

Elle est la limite simple des dérivées d'ordre l.

24Question

Quelles hypothèses permettent d'échanger dérivée d'ordre l et limite simple ?

Réponse

Les hypothèses du théorème sur la convergence simple et uniforme des dérivées.

25Question

Quelles conditions impose le théorème de convergence dominée sur la suite fn ?

Réponse

fn doit converger simplement vers f et être dominée par une fonction intégrable φ.

26Question

Que garantit le théorème de convergence dominée sur l'intégrabilité de f et fn ?

Réponse

f et chaque fn sont intégrables sous ses hypothèses.

27Question

Quelle égalité limite implique le théorème de convergence dominée pour les intégrales de fn ?

Réponse

La limite des intégrales de fn est l'intégrale de f.

28Question

Quelles étapes suit-on pour appliquer la convergence dominée après un changement de variable ?

Réponse

Transformer l’intervalle, calculer la limite simple, construire une dominante intégrable, intervertir limite et intégrale.

29Question

Quelle fonction domine fn(t)=1/(1+t²)^n sur [0,+∞[ pour la convergence dominée ?

Réponse

La fonction φ(t)=1/(1+t²).

30Question

Quelle est la limite de ∫0∞ dt/(1+t²)^n quand n tend vers l'infini ?

Réponse

La limite est 0.

31Question

Quel est le domaine de convergence simple d'une suite de fonctions ?

Réponse

C'est l'ensemble des points où la suite numérique fn(x) converge.

32Question

Pour fn(x)=(1−x/n)^n si x≤n, vers quoi converge la suite simplement sur ℝ ?

Réponse

Elle converge vers f(x)=e^(−x).

33Question

Quelle fonction limite obtient-on pour fn(x)=1/(n+x²) sur ℝ ?

Réponse

La fonction nulle.

34Question

Quelle majoration de ||fn||∞ montre la convergence uniforme de fn(x)=1/(n+x²) ?

Réponse

On a ||fn||∞ ≤ 1/n.

35Question

Quelle est la valeur du maximum de fn(x)=x²e^(−nx) sur ℝ+ ?

Réponse

Le maximum vaut 4/(n²e²).

36Question

Quelle est la nature de la convergence de fn(x)=x²e^(−nx) vers 0 sur ℝ+ ?

Réponse

La convergence vers 0 est uniforme.

37Question

Pourquoi la convergence simple de fn(x)=e^(−nx)sin(nx) vers 0 sur ℝ+ n'est-elle pas uniforme ?

Réponse

Parce qu'en prenant xn=1/(2n), ||fn(xn)|| ne tend pas vers 0 uniformément.

38Question

Que montre l'exemple de la suite fn(x)=x^n sur ]−1,1] ?

Réponse

La limite simple peut être discontinue même si chaque fn est continue.

39Question

Quelle propriété conserve la limite uniforme de fonctions bornées ?

Réponse

Elle est bornée.

40Question

Que se passe-t-il si fn(x)=n(f(x+x/n)−f(x)) converge uniformément sur [1,+∞[ et f(x) tend vers λ à l'infini ?

Réponse

f′(x) tend vers λ à l'infini.

41Question

Quelle conséquence a la convergence vers une limite discontinue pour fn(x)=(1+nx)/(1+2n²x)e^(−nx) sur [0,+∞[ ?

Réponse

Elle exclut la convergence uniforme sur [0,+∞[.

42Question

Que montre l'exemple de la suite fn(x)=n2xn(1−x)f_n(x)=n^2x^n(1-x) sur [0,1] ?

Réponse

La convergence simple vers 0 ne garantit pas la convergence des intégrales.

43Question

Pour fn(x)=sin⁡(nx)/nfn(x)=\sin(nx)/n sur [0,1], vers quoi fn converge-t-elle uniformément ?

Réponse

Vers 0.

44Question

Pour fn(x)=sin⁡(nx)/nfn(x)=\sin(nx)/n, que dire de la convergence de f′n(x)=cos⁡(nx)f'n(x)=\cos(nx) pour x>0 ?

Réponse

f'n ne converge pas simplement pour x > 0.

45Question

Que montrent les fonctions fn(x)=x2+1/nfn(x)=\sqrt{x^2+1/n} et leurs dérivées concernant leur convergence ?

Réponse

Elles convergent simplement.

46Question

Quelle est la nature de la limite de fn(x)=x2+1/nfn(x)=\sqrt{x^2+1/n} ?

Réponse

La limite est |x|, qui n’est pas dérivable en 0.

47Question

Comment prouve-t-on que l'exponentielle définie par sa série est de classe C1 ?

Réponse

En appliquant le théorème aux sommes partielles et à leurs dérivées.

48Question

Quelle égalité vérifie la dérivée de l'exponentielle définie par sa série ?

Réponse

La dérivée de l'exponentielle est égale à l'exponentielle elle-même.

49Question

Pourquoi la suite fn définie par morceaux sur [0,2/n] ne satisfait pas le théorème de convergence dominée ?

Réponse

Parce qu'elle n'a pas de fonction intégrable qui la domine uniformément.

50Question

Quelle est la limite simple de la suite fn(x) définie sur [0,2/n] et [1/n,2/n] ?

Réponse

Elle converge simplement vers 0.

51Question

Quelle fonction domine la suite fn(t)=t^n sur [0,1] ?

Réponse

La fonction constante 1 domine cette suite.

52Question

Quelle limite d'intégrale obtient-on pour fn(t)=t^n sur [0,1] grâce au théorème ?

Réponse

La limite est 0.

53Question

Quelles fonctions dominent fn(t)=sin(nt)/(nt3/2)fn(t)=sin(nt)/(nt^{3/2}) sur ]0,+∞[ ?

Réponse

φ(t)=1/√t sur ]0,1] et φ(t)=1/t3/2φ(t)=1/t^{3/2} sur [1,+∞[.

54Question

Quel changement de variable est utilisé pour In=∫0^1 dx/(1+x^n) ?

Réponse

Le changement u=x^n.

55Question

Que vaut la limite de n(I−In) avec I=∫0^1 dx/(1+x) et In=∫0^1 dx/(1+x^n) ?

Réponse

Elle tend vers ln(2).

56Question

Que garantit la convergence uniforme sur un segment par rapport à la convergence dominée ?

Réponse

Elle implique les hypothèses de la convergence dominée.

Teste-toi avec le QCM

Teste tes connaissances avec un QCM de 22 questions sur Suites de fonctions.

1. Que signifie la convergence simple de la suite de fonctions (fn)\left(f_n\right) vers ff sur un domaine DD ?

2. Pour fn(x)=xnf_n(x)=x^n, quelle est la limite simple sur l’intervalle ]−1,1]]-1,1] ?

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