Bourbaki

Exercice 13, § 1

Fonctions d’une variable réelle, II, p. 31

Bourbaki marks this one as harder than the rest.

Soit ff une fonction numérique réglée dans un intervalle compact [a,b][a, b]. On pose

r(n)=b−an∑k=1nf(a+kb−an)−∫abf(t) dt. r(n) = \frac{b - a}{n} \sum_{k=1}^{n} f\left(a + k \frac{b - a}{n}\right) - \int_a^b f(t) \, dt.
a) Montrer que, si ff est croissante dans [a,b][a, b], on a
0≤r(n)≤b−an(f(b)−f(a)). 0 \leq r(n) \leq \frac{b - a}{n} (f(b) - f(a)).
b) Si ff est continue et admet dans [a,b][a, b] une dérivée à droite réglée et bornée, montrer qu’on a
lim⁡n→∞nr(n)=b−a2(f(b)−f(a))(en posant xk=a+kb−an, remarquer qu’on a \lim_{n \to \infty} n r(n) = \frac{b - a}{2} (f(b) - f(a)) \quad \text{(en posant } x_k = a + k \frac{b - a}{n}, \text{ remarquer qu’on a}
r(n)=∑k=0n−1∫xkxk+1(f(xk+1)−f(t)) dt, r(n) = \sum_{k=0}^{n-1} \int_{x_k}^{x_{k+1}} (f(x_{k+1}) - f(t)) \, dt,
et appliquer la prop. 5 de II, p. 7). c) Donner un exemple de fonction ff croissante et continue dans [a,b][a, b] telle que nr(n)n r(n) ne tende pas vers b−a2(f(b)−f(a))\frac{b - a}{2} (f(b) - f(a)) lorsque nn croît indéfiniment [prendre pour ff la limite d’une suite décroissante (fn)(f_n) de fonctions croissantes dont les courbes représentatives sont des lignes brisées, telles que
fn(a+kb−a2n)=f(a+kb−a2n)pour 0≤k≤2n f_n\left(a + k \frac{b - a}{2^n}\right) = f\left(a + k \frac{b - a}{2^n}\right) \quad \text{pour } 0 \leq k \leq 2^n
et
(b−a)∑k=12nfn(a+kb−a2n)−2n∫abfn(t) dt≥14(b−a)(fn(b)−fn(a))]. (b - a) \sum_{k=1}^{2^n} f_n\left(a + k \frac{b - a}{2^n}\right) - 2^n \int_a^b f_n(t) \, dt \geq \frac{1}{4}(b - a)(f_n(b) - f_n(a))].

Solution

Aucune solution n’a encore été écrite.

Transcrit du volume imprimé. Non traduit.