Convergence exponentielle du flot

(Oral Ens Mp/Mpi)

Soit {f:\mathbb{R}^n\rightarrow\mathbb{R}} une fonction de classe {\mathcal{C}^2}, coercive et strictement convexe.

Question a)
Montrer que {f} admet un minimum en un unique point {x^\star}.
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Question b)
Soit {x:\mathbb{R}^+\rightarrow\mathbb{R}^n} de classe {\mathcal{C}^1}, vérifiant : {x(0)=x_0,\qquad x'(t)=-\nabla f(x(t)).}Montrer que {x(t)\rightarrow x^\star}.
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Question c)
On suppose qu’il existe {\alpha>0} tel que : {\forall\,y,v\in\mathbb{R}^n,\quad v^{\mathsf T}\nabla^2f(y)v\geqslant\alpha\lVert v\rVert^2.}Montrer que, pour tout {t\geqslant0} : {f(x(t))-f(x^\star)\leqslant e^{-2\alpha t}\bigl(f(x_0)-f(x^\star)\bigr).}
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Author: Jean-Michel Ferrard

Professeur de mathématiques en classe préparatoire aux grandes écoles.