Exercices corrigés des ENS sur le thème « fonctions d’une variable réelle », regroupés par filière.
MP–MPI
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Question 2) Si {f\in C^n(\mathbb{R})} et {f,f^{(n)}} sont bornées, montrer que les dérivées intermédiaires le sont.
Question 3) Pour {n=2}, montrer {\lVert f'\rVert_\infty\leq\sqrt{2\lVert f\rVert_\infty\lVert f''\rVert_\infty}}.
Question 4) Montrer {\lVert f^{(k)}\rVert_\infty\leq2^{k(n-k)/n}\lVert f\rVert_\infty^{(n-k)/n}\lVert f^{(n)}\rVert_\infty^{k/n}}.
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Question 2) Montrer {x^nf^{(n)}(x)\to0} quand {x\to0^+}.
Question 3) Pour {g=f/x}, expliciter {g^{(n)}} en fonction des dérivées de {f} et montrer {(-1)^ng^{(n)}>0}.
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Déterminer {\lim_{\delta\downarrow0}\delta^{-1}\int_0^1\mathbf1_{|f(t)|\lt \delta}|f'(t)|\,dt}.
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Déterminer ses points de continuité.
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Montrer qu’une tangente en un point {c\in(a,b)} passe par {(a,f(a))}.
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i) Si {f} est continue, montrer qu’elle a un point fixe.
ii) Même question si {f} est croissante.
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PC
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Étudier les limites de {f} et {f'}.
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Montrer que, pour tout {0\le\ell\le p} et tout {\varepsilon>0}, il existe {a\lt b} avec {\max(|x-a|,|x-b|)\le\varepsilon} tels que {f^{(\ell)}} ne s’annule pas sur {]a,b[}.
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Montrer qu’il existe {\mu>0} tel que {A_\lambda\ne\varnothing} pour tout {\lambda\in]0,\mu]}.
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Montrer que {f([0,1])} est un intervalle.
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On suppose {f'(x)=\frac1{f(x)}+\frac1{f(x)-1}\quad(x\ge0).}Déterminer la limite de {f} en {+\infty}.
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2) Posons {\lambda^\star=\sup\left\{\lambda>0:A(\lambda)\ne\varnothing\right\}}, éventuellement infinie.
Montrer que {A(\lambda)\ne\varnothing} pour {0\lt \lambda\lt \lambda^\star}.
3) Quand cela est défini, posons {X_\lambda=\inf A(\lambda)}.
Montrer que {X_\lambda\ne0}.
4) La fonction {h:\lambda\mapsto X_\lambda} est-elle nécessairement continue sur {]0,\lambda^\star[} ?
5) Montrer qu’elle est continue au voisinage de {0}.
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Montrer qu’il existe {C\in\mathbb{R}} tel que {(f'(x))^2\le Cf(x)} pour tout {x}.
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