Exercices suppl´ementaires
Th´eor`emes de points fixes
Exercice 21 : Un train parcourt 120 kilom`etres en trois heures. Montrez qu’il existe
un intervalle d’une heure pendant lequel il parcourt exactement 40 km.
Exercice 22 : Soit f: [0,1] →[0,1] une fonction continue telle que f(0) = f(1).
D´emontrez qu’il existe c∈[0,1
2] tel que f(c) = f(c+1
2).
Exercice 23 : Th´eor`eme de point fixe
Soit (a, b)∈R2tels que a≤b, et f: [a, b]→[a, b] une fonction continue.
Montrez que fposs`ede au moins un point fixe dans [a, b].
Exercice 24 : Th´eor`eme de point fixe
Soit f:R+→Rune fonction continue.
On suppose qu’il existe `∈[0,1[ telle que lim
x→+∞
f(x)
x=`. Montrez que fposs`ede
au moins un point fixe.
Exercice 25 : Soit f:R→Rune fonction continue telle que lim
x→+∞f(x) =
lim
x→−∞ f(x) = +∞.
Montrez que fposs`ede un minimum sur R.
Exercice 26 : Soit f:R+→Rune fonction continue et `∈Rtelles que
lim
x→+∞f(x) = `.
Montrez que fest born´ee.
Exercice 27 : Soit f:R→Rune fonction strictement contractante dans le sens
qu’il existe une constante k∈]0,1[ telle que :
∀(x, y)∈R2,|f(x)−f(y)| ≤ k|x−y|
1. Montrez que l’application x7→ f(x)−xr´ealise une bijection de Rsur R. En
d´eduire que fadmet un unique point fixe `.
2. Montrez que pour tout r´eel a, la suite (un) d´efinie par u0=aet la relation
de r´ecurrence
∀n∈N, un+1 =f(un)
converge vers `.
Exercice 28 : Soit f;R→Rune fonction continue telle que
∀(x, y)∈R2,|f(x)−f(y)| ≥ |x−y|
1. Montrez que fest strictement monotone sur R.
2. Prouvez que fest une bijection de Rsur lui-mˆeme.
3. Soit F ix ={x∈R|f(x) = x}. Montrez que F ix est l’ensemble vide ou un
intervalle ferm´e de R.
4. On suppose que fcroˆıt et qu’il existe (a, b)∈R2tel que f([a, b]) ⊂[a, b].
Montrez que [a, b]⊂F ix.
5. On suppose que fd´ecroˆıt. Montrez que F ix est r´eduit `a un singleton.
Equations fonctionnelles
Exercice 29 : Soit f:R→Rune fonction continue v´erifiant :
∀(x, y)∈R2, f(x+y) = f(x) + f(y)
D´eterminez fsur N, puis sur Qet enfin sur R.
Exercice 30 : Soit f:R→Rune fonction continue v´erifiant :
∀(x, y)∈R2, f x+y
2=f(x) + f(y)
2
Montrez que fest affine : il existe (a, b)∈R2tel que ∀x∈R,f(x) = ax +b.
Indication : commencez par ´etudier le cas o`u f(0) = f(1) = 0.
Exercice 31 : Trouvez toutes les fonctions f:R→Rcontinues telles que
∀(x, y)∈R2, f(x+y)×f(x−y) = f2(x)×f2(y)
Exercice 32 : Trouvez toutes les fonctions f:R→Rcontinues telles que
∀(x, y)∈R2, f(x+y) = f(x) + f(y)
1 + f(x)f(y)
Exercice 33 : Trouvez toutes les fonctions f:R→Rcontinues telles que
∀(x, y)∈R2, f(x+y) = f(x)p1 + f2(x) + f(y)p1 + f2(x)
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