mathématiques (terminale) · Chapitre 2 · Application directe du cours
Problème — Le théorème du point fixe
Limites et Continuité des fonctions · niveau 3 (difficile)
Énoncé
Problème — Le théorème du point fixe. Soit une fonction continue d'un intervalle dans lui-même (c'est-à-dire que pour tout , ).
- Soit la fonction définie sur par . Montrer que et .
- En déduire qu'il existe au moins un réel tel que . (Un tel point est appelé un point fixe de ).
- Application : Démontrer que la fonction admet au moins un point fixe sur l'intervalle .
Corrigé
- Par hypothèse, pour tout , , donc .
- Pour : . Comme , on a bien .
- Pour : . Comme , on a bien .
- La fonction est continue sur , et la fonction l'est également. Par différence, la fonction est continue sur . On a et . Le nombre 0 est donc compris entre et . D'après le Théorème des Valeurs Intermédiaires (TVI), il existe au moins un réel tel que . Or, . Il existe donc bien un point fixe pour la fonction .
- Soit la fonction sur . Puisque pour tout , (car ), envoie bien dans lui-même. Le théorème des questions 1 et 2 a été établi sur : refaisons donc le raisonnement sur , qui est le seul point à adapter. Posons, pour tout , .
- La fonction cosinus est continue sur et la fonction l'est également : par différence, est continue sur .
- .
- .
Le nombre 0 est donc compris entre et . D'après le TVI, il existe au moins un réel tel que , c'est-à-dire . La fonction cosinus admet donc au moins un point fixe sur .
100 % gratuit
Essaie le suivant avec le tuteur
- L'exercice suivant avec le tuteur, sans compte : il guide pas à pas, sans donner la réponse
- 14 autres exercices corrigés dans ce chapitre
- Les 2 QCM du chapitre, le premier sans compte
- Le podcast et la vidéo du chapitre et la correction filmée du TD : 2 minutes sans compte
Sans compte : le cours, le premier QCM, 2 minutes de podcast et de vidéo et un exercice avec le tuteur. Pour tout le reste : inscription gratuite en 30 secondes, sans carte bancaire.