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#1 - 16-08-2011 23:25:35
- clement.boulonne
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droite nille
Bonsoir,
Voici une énigme assez facile.
Soit f:R→R tel que pour tous a,b∈R,a≠b, f(a)+f(b)=0. Peut-on déduire que f(p)=0, pour tout p∈R ?
Peut-on généraliser aux fonctions f:Rn→R tel que pour tous a1,…,a2n∈Rn, ∑2nk=1f(ak)=0 ?
Si vous arrivez à trouver la première question, c'est déjà bien. Je laisse la généralisation pour les plus forts !
Bon courage 
EDIT : Rajout de la condition a≠b
#2 - 17-08-2011 00:02:39
- Yanyan
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dtoite nulle
Salut, pour que celà soit interessant précise pour a≠b... 
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#3 - 17-08-2011 00:46:59
- Laidzep
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Droit enulle
Quel que soit a de R, quel que soit b de R, on a f(a)+f(b)=0, et notemment, quand a=b :
2f(a)=0
D'où f(a)=0
Si f(a)=0 avec a appartient à R, alors f(p)=0 avec p appartient à R.
Pour la généralisation, je laisse ça aux plus fort, moi aussi. J'y réfléchis un peu quand-même dés que j'ai le temps, mais sans conviction.
Changement de programme avec la nouvelle condition:
Avec la condition a =/= b, on pose:
Quel que soit a de R, quel que soit b de R, f(a) = -f(b)
Soit b1, et b2 dans R, on a:
f(a) = - f(b1), et f(a) = - f(b2) d'où f(a) = - f(b1) = - f(b2)
D'où f(b1) = f(b2)
Mais on sait que f(a) + f(b) = 0, on en tire:
f(b1) = - f(b2) donc f(b2) = - f(b2)
On en conclut que f(b2) = 0
Si f(b2)=0 avec b2 appartient à R, alors f(p)=0 avec p appartient à R.
Réflexion sur la généralisation:
J'ai pris quelques minutes pour réfléchir à la deuxième partie du problème et voilà ce qu'il en ressort, mais sans conviction aucune:
f(a1) + f(a2) + ... + f(a2n) = 0, pour a1, a2, ..., a2n, appartenant à R^n. Si f est surjective, il existe au moins un b dans R^n, tel que: f(a2) + f(a3) + ... + f(a2n) = - f(a1) = f(b), avec f(b) dans R.
On en tire:
f(a1) + f(b) = 0, ce qui revient au problème précédent, et par récurrence je peux conclure sur le cas des fonctions surjectives.
Et si la fonction n'est pas surjective, ben... Je sais pas .
#4 - 17-08-2011 01:56:28
- L00ping007
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dtoite nulle
J'ai du rater quelque chose dans l'énoncé, parce qu'en prenant a=b (idem dans la généralisation), on a 2f(a)=0 donc f(a)=0 pour tout a réel ...
#5 - 17-08-2011 07:32:06
- gwen27
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Droite unlle
Partant d'un réel a :
Pour un couple quelconque (a,b) f(a) = - f(b) Pour un couple quelconque (b,c) f(c) = - f(b)
D'où f(a)=f(c) or pour le couple (a,c) f(c) = - f(a)
Donc f(a) = -f(a) => f(a) = 0
#6 - 17-08-2011 08:13:16
- scarta
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Droit nulle
Question 1: Soit a un réel, considérons le couple (a,a). On a f(a)+f(a)=2.f(a)=0 donc f(a)=0
Question 2: Pareil. Soit a un réel, considérons le 2n-uplet (a,a,...,a). On a f(a)+f(a)+...+f(a)=2n.f(a)=0 donc f(a)=0
#7 - 17-08-2011 09:03:25
- nodgim
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Droite nulel
Je suis surpris que ça ne marche pas avec un nombre impair de nombres....
#8 - 17-08-2011 09:39:01
- Franky1103
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Droite nullee
Bonjour,
Soient a, b et c trois réels: on a: f(a)+f(b)=0; f(a)+f(c)=0 et f(b)+f(c)=0 d'où 2f(a)+f(b)+f(c)=0 (somme des 2 premières) d'où f(a)=0 (pour tout a réel): cqfd
Soient a1, a2, ... ak et am (avec m=k+1) 2n+1 réels: on a: f(a1)+f(a2)+...+f(ak)=0 et f(a1)+f(a2)+...+f(am)=0 d'où f(ak)=f(am) et on se ramène (presque) au cas précédent: cqfd
Bonne journée. Frank
#9 - 17-08-2011 10:20:10
- Yanyan
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dtoite nulle
Il y a moins de 2n valeurs strictement positives. En effet la relation apliquée à 2n éventuelles valeurs est absurde. Il y a également moins de 2n valeurs strictement négatives. On montre ensuite que toutes ces valeurs sont nulles en les isolant avec n-1 valeurs nulles. Donc la fonction est nulle dans le cas général.
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#10 - 17-08-2011 10:32:17
- Nicouj
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froite nulle
comme l'énoncé ne l'empêche pas, on peut dire: pour tout x, f(x) + f(x) = 0 => f(x) = 0 pareil pour le 2
J'imagine donc que les nombres a1, a2, ... doivent être distincts.
On va montrer d'abord que la fonction f est constante : pour tout a, b distinct, f(a) = f(b).
Pour 1) on prend un troisième nombre distinct c = abs(a) + abs(b) + 1 par ex on a f(a)+f(c) = 0 et f(b)+f(c) = 0 => f(a) = f(b) = -f(c). Donc pour tout a et b distincts, f(a) + f(b) = 0 et f(a) = f(b) donc f(a) = 0
Pour 2) on prend 2n-1 nombres distincts : c_i = abs(a) + abs(b) + i, i = 1, 2, ... on a f(a) + f(c1) + (fc2) + .... = f(b) + f(c1) + f(c2) + .... => f(a) = f(b) Donc de même on conclut que f(x) = 0 pour tout x
#11 - 17-08-2011 10:38:05
- clement.boulonne
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droite nille
Bien pour ceux qui ont répondu, mais j'ai oublié de supposer, bien sûr !, que a≠b
De même pour la généralisation, a1,…,a2n sont deux à deux distincts !!
#12 - 17-08-2011 10:55:36
- elnabo
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rDoite nulle
Je tente de répondre mais je ne suis pas sur.
Soit p,q,r appartenant à R p!=q q!=r r!=p
f(p)+f(q) = 0 ->f(p) = -f(q) f(p)+f(r) = 0 ->f(p) = -f(q) = -f(r) -> f(q) = f(r)
Or f(q) + f(r) = 0 Soit 2*f(q) = 0 D'ou f(q) = f(r) = f(p) =0
Donc pour tout p appartenant à R f(p) = 0
#13 - 17-08-2011 11:56:05
- MthS-MlndN
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droite bulle
Soit trois réels x, y, z distincts deux à deux. Alors f(x)=−f(y) ; f(y)=−f(z) ; f(z)=−f(x). On en déduit que f(x)=−f(x), donc f(x)=f(y)=f(z)=0. La fonction f est identiquement nulle.
Je suis tenté de suivre la même idée pour la généralisation. Soit 2n+1 réels a1,a2,…,a2n,a2n+1 distincts deux à deux, alors : 2n∑k=1f(ak)=2n+1∑k=1k≠2nf(ak)=2n+1∑k=1k≠2n−1f(ak)=⋯=2n+1∑k=2f(ak)=0 On obtient 2n+1 équations à 2n+1 inconnues que l'on peut écrire ainsi : (01∖10)(f(a1)⋮f(a2n+1))=0R2n+1 f(ak)=0\vspace3mm∀k∈{1;…;2n+1} est une solution évidente. Si la matrice est inversible, alors c'est la seule. C'est l'étape qui me manque : même en fouillant dans les propriétés des matrices circulantes, je ne trouve pas le petit quelque chose qui m'aiderait...
Podcasts Modern Zeuhl : http://radio-r2r.fr/?p=298
#14 - 17-08-2011 15:46:33
- halloduda
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droite nulme
Soient deux réels a et b distincts. On a : f(a)+f(b)=0.
Pour tout p réel, f(p)+f(a)=0 et f(p)+f(b)=0, et donc f(p)=-1/2(f(a)+f(b))=0
#15 - 17-08-2011 18:28:50
- rivas
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droiye nulle
Il y a une difficulté supplémentaire à cause de la condition supplémentaire a différent de b.
Fixons a dans R. Pour tout x SAUF pour a, f(x)=-f(a) donc f est constante sauf peut-être au point a. En considérant a' différent de a, on a f(x)=-f(a') sauf en a'. En considérant b différent de a et de a', on a f(b)=-f(a) et f(b)=-f(a') donc f est constante partout. f(a)+f(a)=2f(a)=0, non pas à cause de l'hypothèse de départ (inapplicable car a n'est pas différent de a), mais parce qu'on a montré que f est constante. Donc f(a)=0 donc f est la fonction nulle.
Il me semble que la même démonstration fonctionne pour le cas multiple:
Pour tous les réels x sauf pour a1,a2,...,a2n−1: f(x)=−(f(a1)+f(a2)+...+f(a2n−1)) Choisissons maintenant b1,...,b2n−1 tous différents de a1,a2,....
On a: f(a1)=−(f(b1)+...+f(b2n−1)) (relation appliquée à a1,b1,...,b2n−1).
De même: f(a2)=−(f(b1)+...+f(b2n−1)) ... Choisissons c différent des ai et des bi, on a: f(c)=−(f(b1)+...+f(b2n−1)) Donc f(c)=f(a1)=f(a2)=...=f(a2n−1)
Donc f est constante partout (la valeurs aux ai est la même qu'en c qui est la valeur constante partout ailleurs qu'aux ai).
Puisqu'elle est contante partout 2n.f(a1)=0 ce qui conclut, f est la fonction nulle.
Merci pour cette énigme amusante.
PS: Je pense que si on prend 2n ai on doit parler de R2n et non Rn 
#16 - 17-08-2011 18:30:49
- Klimrod
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Droitee nulle
Bonjour,
Je ne comprends pas très bien où tu veux en venir avec ce problème, même en ajoutant cette contrainte de a différent de b.
Il suffit de considérer les trois équations pour trois nombres différents a, b et c : (1) f(a) + f(b) = 0 (2) f(b) + f(c) = 0 (3) f(a) + f(c) = 0
Ensuite tu fais (1) - (2) + (3), ce qui donne f(a) + f(a) = 0, donc f(a) = 0, quel que soit a.
Est-ce bien la réponse souhaitée ? Klim.
J'ai tant besoin de temps pour buller qu'il n'en reste plus assez pour bosser. Qui vit sans folie n'est pas si sage qu'il croit.
#17 - 17-08-2011 19:21:49
- clement.boulonne
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droite nylle
De bons raisonnements m'ont été donnés !
Sinon, pour répondre à Klimrod : Spoiler : [Afficher le message] La condition a≠b était pour rendre le problène non trivial mais il est clair que cette énigme est à la portée d'un élève de troisième. Sinon, oui, c'est la réponse souhaitée !
#18 - 17-08-2011 22:50:39
- esereth
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droote nulle
Pour la première partie : On prend 3 nombres distincts deux à deux Et on leur applique la condition On a f(a)+ f(b)=0 f(b)+ f(c)=0 f(c)+ f(a)=0 Par addition il vient 2(f(a)+ f(b) + f(c)) = 0 et donc bien sûr f(a)+ f(b) + f(c)= 0 Par soustraction on en tire f(a)= f(b) = f(c) = 0
Et pour la généralisation à 2n nombres distincts deux à deux, On en prend 2n+1, on écrit les 2n+1 égalités obtenues en choisissant 2n nombres parmi 2n+1 On les somme.
Cela donne 2n (f(a_1)+ f(a_2) +...+ f(a_2n+1)) = 0 donc f(a_1)+ f(a_2) +...+ f(a_2n+1)=0 Puis, en soustrayant on arrive aussi à f(a_1)= f(a_2) =...= f(a_2n+1)=0
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