Lettre L
LINÉARISATION (trigonométrie)
En trigonométrie circulaire, linéariser une expression consiste à « faire disparaître » les produits de sinus et / ou de cosinus. Plus précisément, étant donnée une fonction trigonométrique
il s’agit (lorsque c’est possible) d’obtenir une expression du type :
![Rendered by QuickLaTeX.com \[f\left(x\right)=\sum_{k=0}^{n}\left(a_{k}\cos\left(kx\right)+b_{k}\sin\left(kx\right)\right)\]](https://math-os.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-d7d13b68d85c79d4a40150ade86f1b70_l3.png)
![]()
![Rendered by QuickLaTeX.com \[\boxed{\cos^{2}\left(x\right)=\dfrac{1+\cos\left(2x\right)}{2}}\]](https://math-os.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-5aeb24a29cf29e25a40ff75f6384cfa4_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \[\boxed{\sin^{2}\left(x\right)=\dfrac{1-\cos\left(2x\right)}{2}}\]](https://math-os.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-ea9daccf87253e4700c505cc25083357_l3.png)
![]()
![]()
![Rendered by QuickLaTeX.com \[\boxed{\cos^{3}\left(x\right)=\dfrac{1}{4}\left(\cos\left(3x\right)+3\cos\left(x\right)\right)}\]](https://math-os.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-063a4511784a97617a4691f5918a1afb_l3.png)
![]()
![Rendered by QuickLaTeX.com \[\boxed{\sin^{3}\left(x\right)=\dfrac{1}{4}\left(3\sin\left(x\right)-\sin\left(3x\right)\right)}\]](https://math-os.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-3916330cdfcad6a0d4f71a75b631739f_l3.png)
![]()
![]()
![Rendered by QuickLaTeX.com \[\fcolorbox{black}{myBlue}{$\displaystyle{\cos^{2p+1}\left(x\right)=\frac{1}{4^{p}}\sum_{k=0}^{p}\binom{2p+1}{p-k}\cos\left(\left(2k+1\right)x\right)}$}\]](https://math-os.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-2fb4f67f23095e4dd0644a45e6d149eb_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \[\fcolorbox{black}{myBlue}{$\displaystyle{\cos^{2p}\left(x\right)=\frac{1}{4^{p}}\left[\binom{2p}{p}+2\sum_{k=1}^{p}\binom{2p}{p-k}\cos\left(2kx\right)\right]}$}\]](https://math-os.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-754511c89f054a66a5f2fe10802f1450_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \[\fcolorbox{black}{myBlue}{$\displaystyle{\sin^{2p+1}\left(x\right)=\frac{1}{4^{p}}\sum_{k=0}^{p}\left(-1\right)^{k}\binom{2p+1}{p-k}\sin\left(\left(2k+1\right)x\right)}$}\]](https://math-os.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-4b36a4b6737422b2a8c1c79b77c105ed_l3.png)
![Rendered by QuickLaTeX.com \[\fcolorbox{black}{myBlue}{$\displaystyle{\sin^{2p}\left(x\right)=\frac{1}{4^{p}}\left[\binom{2p}{p}+2\sum_{k=1}^{p}\left(-1\right)^{k}\binom{2p}{p-k}\cos\left(2kx\right)\right]}$}\]](https://math-os.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-5330291181d3254d0f87b9b8e675af03_l3.png)
Ajoutons pour terminer que ces formules de linéarisation (et d’autres, similaires) donnent accès, par exemple, au calcul de certaines intégrales. Ainsi, on peut vérifier que :
![]()
![]()
LIPSCHITZIENNE (application)
Définition
Considérons un intervalle non trivial
de
et un réel ![]()
Une application
est dite
lipschitzienne lorsque :
(
) ![]()
En notant
le graphe de
, la condition
signifie que les pentes des cordes de
sont comprises entre
et
Autrement dit : une application est lipschitzienne lorsque l’ensemble des pentes de son graphe est majoré.
Proposition 1
Si
est dérivable, alors :
![]()
Dans un sens, c’est une conséquence directe de la formule des accroissements finis. Dans l’autre, il suffit d’écrire que les taux d’accroissements sont bornés et de passer à la limite.
Attention : une application lipschitzienne n’a aucune raison d’être dérivable ! Penser par exemple à la valeur absolue, qui n’est pas dérivable en 0, mais qui est 1-lipschitzienne puisque (inégalité triangulaire) :
![]()
Proposition 2
Toute application lipschitzienne est uniformément continue.
C’est immédiat et la réciproque est fausse : l’application
est uniformément continue mais non lipschitzienne.
Exemple 1
L’application
n’est pas lipschitzienne puisqu’elle est dérivable et à dérivé non bornée. En effet, pour tout
:
![]()
![]()
Exemple 2
Etant données une application continue
et une application lipschitzienne
posons pour tout
:
![]()
![Rendered by QuickLaTeX.com \begin{eqnarray*}\left|F\left(x\right)-F\left(x'\right)\right| & = & \left|\int_{0}^{1}f\left(t\right)\left[\varphi\left(xt\right)-\varphi\left(x't\right)\right]\thinspace dt\right|\\ & \leqslant & \int_{0}^{1}\left|f\left(t\right)\right|\thinspace\left|\varphi\left(xt\right)-\varphi\left(x't\right)\right|\thinspace dt \end{eqnarray*}](https://math-os.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-a67c14adf0de839878ae341f06527b1a_l3.png)

![]()
Théorème (de Picard)
Soit
est un intervalle fermé non trivial et soit
une application contractante (c’est-à-dire
lipschitzienne pour un certain
).
Alors
possède un unique point fixe
. De plus, pour tout
, la suite définie par :
![]()
On peut généraliser en remplaçant l’intervalle fermé
par un espace métrique complet. Une preuve de ce théorème est consultable dans cet article.

