David Madore's WebLog: 2014-08

Vous êtes sur le blog de David Madore, qui, comme le reste de ce site web, parle de tout et de n'importe quoi (surtout de n'importe quoi, en fait), des maths à la moto et ma vie quotidienne, en passant par les langues, la politique, la philo de comptoir, la géographie, et beaucoup de râleries sur le fait que les ordinateurs ne marchent pas, ainsi que d'occasionnels rappels du fait que je préfère les garçons, et des petites fictions volontairement fragmentaires que je publie sous le nom collectif de fragments littéraires gratuits. • Ce blog eut été bilingue à ses débuts (certaines entrées étaient en anglais, d'autres en français, et quelques unes traduites dans les deux langues) ; il est maintenant presque exclusivement en français, mais je ne m'interdis pas d'écrire en anglais à l'occasion. • Pour naviguer, sachez que les entrées sont listées par ordre chronologique inverse (i.e., la plus récente est en haut). Cette page-ci rassemble les entrées publiées en août 2014 : il y a aussi un tableau par mois à la fin de cette page, et un index de toutes les entrées. Certaines de mes entrées sont rangées dans une ou plusieurs « catégories » (indiqués à la fin de l'entrée elle-même), mais ce système de rangement n'est pas très cohérent. Le permalien de chaque entrée est dans la date, et il est aussi rappelé avant et après le texte de l'entrée elle-même.

You are on David Madore's blog which, like the rest of this web site, is about everything and anything (mostly anything, really), from math to motorcycling and my daily life, but also languages, politics, amateur(ish) philosophy, geography, lots of ranting about the fact that computers don't work, occasional reminders of the fact that I prefer men, and some voluntarily fragmentary fictions that I publish under the collective name of gratuitous literary fragments. • This blog used to be bilingual at its beginning (some entries were in English, others in French, and a few translated in both languages); it is now almost exclusively in French, but I'm not ruling out writing English blog entries in the future. • To navigate, note that the entries are listed in reverse chronological order (i.e., the most recent is on top). This page lists the entries published in August 2014: there is also a table of months at the end of this page, and an index of all entries. Some entries are classified into one or more “categories” (indicated at the end of the entry itself), but this organization isn't very coherent. The permalink of each entry is in its date, and it is also reproduced before and after the text of the entry itself.

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Entries published in August 2014 / Entrées publiées en août 2014:

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(mercredi)

Quelques horreurs mathématiques (autour du 17e problème de Hilbert)

J'ai passé un certain nombre de jours en ermite à me reposer et à apprendre des maths amusantes. Je ne vais pas faire un compte-rendu (j'exposerai sans doute des bouts un peu au hasard d'entrées à venir), mais je viens de retomber sur les faits suivants, qui sont vraiment trop horribles pour ne pas les raconter.

(Attention, éloignez les enfants, c'est vraiment épouvantable.)

Commençons par ceci :

Il existe une fonction f qui est C sur ℝ, positive, ne s'annulant qu'en 0 où elle est infiniment plate (i.e., sa dérivée s'annule à tout ordre) et dont la racine carrée n'est même pas C2. Ou, comme il est facile de voir qu'il est équivalent : f ne peut pas s'écrire comme le carré d'une fonction C2.

Pourquoi c'est horrible ? Parce que la racine carrée d'une fonction C strictement positive est évidemment C (puisque la racine carrée est C sur les réels strictement positifs), et on se dit qu'une fonction positive présentant un unique point d'annulation devrait être gérable : si la fonction f est simplement supposée positive partout et nulle à l'origine, la dérivée doit y être nulle, donc f a un développement limité à tout ordre en 0 commençant par c·x², et il est possible d'extraire une racine carrée de ce développement, donc on imagine facilement qu'on devrait pouvoir mettre ensemble cette racine carrée du développement avec la racine carrée de la fonction hors de l'origine pour obtenir une racine carrée qui soit C. Et si la fonction est infiniment plate à l'origine, ça devrait être encore plus facile : le développement est nul, il n'y a donc aucune difficulté à prendre sa racine carrée, et on aimerait donc croire que cette fonction √f, qui a un développement limité à tout ordre en 0 et qui est C ailleurs qu'en 0, devrait bien être C partout !

Eh bien non. Non seulement la racine carré n'est pas forcément C, mais elle n'est même pas forcément C2, ce qui est tout de même très vexant. Le contre-exemple figure dans l'article Glaeser, Racine carrée d'une fonction différentiable, Ann. Inst. Fourier Grenoble 13 (1963) 203–210 (partie III ; le début montre que, quand même, la racine carrée est C1), et il n'est même pas difficile (il tient en deux petites pages, et c'est essentiellement des maths de classes préparatoires).

Bon, passons à la suite des horreurs. On se dit que quand même, à défaut de pouvoir écrire une fonction C positive comme carré d'une fonction bien régulière, on devrait au moins pouvoir l'écrire comme somme de carrés de fonctions bien régulières, ou quelque chose du genre. (Ce genre de questions consistant à écrire des choses positives comme somme de carrés s'appelle le 17e problème de Hilbert, sauf que normalement on s'intéresse plutôt à des fonctions rationnelles.)

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