Lyc´ee Henri IV Devoir surveill´e 4 HKBL
Exercice 1 : Les involutions
Soit Eun ensemble et fune application de Edans E. On dit que fest une involution ssi :
f◦f=idE,c.`a.d ssi : ∀x∈E, f(f(x)) = x
1. Quelques exemples :
Montrer que les quatre applications suivantes sont des involutions :
f1:R→R
x7→ 1−xf2:[0; 1] →[0; 1]
x7→ √1−x2,
f3:
R→R
x7→ xsi x∈Q
1/x sinon
f4:R3→R3
(x, y, z)7→ (−x; 2x+y; 5x+z)
2. Dans cette partie Eest un ensemble quelconque.
(a) Montrer que idEet ϕ:P(E)→ P(E)
A7→ A, o`u P(E) est l’ensemble des parties de E, sont des involu-
tions.
(b) Quelques r´esultats :
i. Montrer que si fest une involution de Ealors fest une bijection et fest sa propre application
r´eciproque : f=f−1.
Que peut-on en d´eduire sur les courbes repr´esentative des involutions de R?
ii. Soient fet gdeux involutions de E. Montrer que :
f◦gest une involution si et seulement si fet gcommutent ( f◦g=g◦f)
(c) Etude des involutions r´eelles strictement monotones :
Dans cette partie E=R.
i. Involutions croissantes :
Montrer que la seule involution strictement croissante sur Rest idR.
ii. Involutions d´ecroissantes :
Soit fune involution continue et strictement d´ecroissante de R.
A. Soit gla fonction r´eelle d´efinie sur Rpar : g=idR−f.
Montrer que gest une bijection continue strictement monotone de Rdans Ret que :
g−1◦(−idR)◦g=f
B. R´eciproquement, montrer que si gest une bijection continue strictement monotone alors
g−1◦(−idR)◦g
est une involution continue strictement d´ecroissante de R.
iii. Application de ii. :
D´eterminer l’ensemble des involutions d´ecroissantes de Rque l’on obtient en utilisant l’ensemble
des bijections du type : g:x7→ x7→ x3+ao`u ad´esigne un r´eel.
NB : On peut d´emontrer que l’hypoth`ese de continuit´e du (ii) B. est inutile, car toute involution r´eelle
strictement monotone est continue ( exercice pour les plus courageux ).
2015/2016 2l. garcia