diff --git a/contents/dynamic_systems.tex b/contents/dynamic_systems.tex index fd042d9..c30b41b 100644 --- a/contents/dynamic_systems.tex +++ b/contents/dynamic_systems.tex @@ -34,12 +34,45 @@ avec $0 < \lambda \le 4$. Pour l'instant, nous nous intéressont à la fonction suivante : -$$\function{T_b}{[0, 1[}{[0, 1[}$$ +$$\function{T_b}{[0, 1]}{[0, 1]}$$ $$\functiondef{x}{b x \mod 1}$$ -$$\functiondef{z \in \C, \abs{z} = 1}{z^2}$$ -En écrivant $x \in [0, 1[$ en écriture décimale en base $b$ i.e. -$$x = \sum\limits_{i = 1}^{+\infty} \frac{d_i}{b^i} = 0. d_1 d_2 d_3 \cdots d_m \cdots$$ +Par induction sur le nombre d'application successives $n$ on trouve immédiatement que $T_b^n = b^n x \mod 1$ + +En écrivant $x \in [0, 1]$ en écriture décimale en base $b$ i.e. +$$x + = \sum\limits_{i = 1}^{+\infty} \frac{d_i}{b^i} + = 0. d_1 d_2 d_3 \cdots d_m \cdots$$ avec $\forall i \in N^*, d_i \in \discreteInterval{0, b - 1}$, en appliquant $T_b$ cela donne -$$T_b(x) = b \sum\limits_{i = 1}^{+\infty} \frac{d_i}{b^i} \mod 1 = d_1 \sum\limits_{i = 2}^{+\infty} \frac{d_{i - 1}}{b^{i - 1}} \mod 1 = \sum\limits_{j = 1}^{+\infty} \frac{d_j}{b^j} = 0. d_2 d_3 d_4 \cdots d_{m + 1} \cdots$$ -Cela est équivalent à glisser les décimales vers la gauche. Par induction sur le nombre d'application successives $n$ on trouve immédiatement que $T_b^n = b^n x \mod 1$, donc pour étudier les orbites de $T_b$ cela revient à étudier la périodicités des décimales $d_i$, hors, si une périodicité existe, le nombre $x$ est nécéssairement rationnel \ref{theorem:repeating_decimals}. +$$T_b(x) + = b \sum\limits_{i = 1}^{+\infty} \frac{d_i}{b^i} \mod 1 + = d_1 \sum\limits_{i = 1}^{+\infty} \frac{d_{i + 1}}{b^i} \mod 1 + = \sum\limits_{i = 1}^{+\infty} \frac{d_{i + 1}}{b^i} \mod 1 + = 0. d_2 d_3 d_4 \cdots d_{m + 1} \cdots$$ +Cela est équivalent à glisser les décimales vers la gauche. Donc pour étudier les orbites de $T_b$ cela revient à étudier la périodicités des décimales $d_i$, hors, si une périodicité existe, le nombre $x$ est nécéssairement rationnel \ref{theorem:repeating_decimals}. + +\begin{theorem_sq} + Le tuple $([0, 1], d)$ avec la fonction $d$ défini comme : + $$\function{d}{[0, 1]^2}{\R_+}$$ + $$\functiondef{(x, y)}{\sum\limits_{i = 1}^{+\infty} \frac{\abs{x_i - y_i}}{b^i}}$$ + est un espace métrique. +\end{theorem_sq} + +\begin{proof} + Comme $[0, 1]$ est habité, il suffit de montrer que la fonction $d$ est nul pour la distance un élément et lui même, symétrique et respecte l'inégalité triangulaire. Comme cette fonction est basé sur la métrique $\norm{.}_1$, les preuves sont immédiates : + \begin{itemize} + \item{Nul avec un élément et lui même : $\forall x \in [0, 1], d(x, x) + = \sum\limits_{i = 1}^{+\infty} \frac{\abs{x_i - x_i}}{b^i} + = \sum\limits_{i = 1}^{+\infty} \frac{0}{b^i} + = 0$} + \item{Symétrie : $\forall (x, y) \in [0, 1]^2, d(x, y) + = \sum\limits_{i = 1}^{+\infty} \frac{\abs{x_i - y_i}}{b^i} + = \sum\limits_{i = 1}^{+\infty} \frac{\abs{y_i - x_i}}{b^i} + = d(y, x)$} + \item{Inégalité triangulaire : $\forall (x, y, z) \in [0, 1]^3, d(x, y) + = \sum\limits_{i = 1}^{+\infty} \frac{\abs{x_i - y_i}}{b^i} + \le \sum\limits_{i = 1}^{+\infty} \frac{\abs{x_i - z_i} + \abs{z_i - y_i}}{b^i} + = \sum\limits_{i = 1}^{+\infty} \frac{\abs{x_i - z_i}}{b^i} + \sum\limits_{i = 1}^{+\infty} \frac{\abs{z_i - y_i}}{b^i} + = d(x, z) + d(z, y)$} + \end{itemize} +\end{proof}