Pages pour les contributeurs déconnectés en savoir plus Pour les articles homonymes, voir Théorème de Liouville. En analyse complexe, le théorème de Liouville est un résultat portant sur les fonctions entières (les fonctions holomorphes sur tout le plan complexe). Alors qu'il existe un grand nombre de fonctions infiniment dérivables et bornées sur la droite réelle, le théorème de Liouville affirme que toute fonction entière bornée est constante. Ce théorème est dû à Cauchy. Ce détournement est l'œuvre d'un élève de Liouville qui prit connaissance de ce théorème aux cours lus par ce dernier [1]. Le théorème de Liouville s'énonce ainsi: Théorème de Liouville — Si f est une fonction définie et holomorphe sur tout le plan complexe, alors f est constante dès lors qu'elle est bornée. Ce théorème peut être amélioré: Théorème — Si f est une fonction entière à croissance polynomiale de degré au plus k, au sens où: alors f est une fonction polynomiale de degré inférieur ou égal à k. La démonstration proposée, relativement courte, s'appuie sur l' inégalité de Cauchy.
En revanche, la plupart des extensions élémentaires de K ne vérifient pas cette propriété de stabilité. Ainsi, si on prend pour corps différentiel L = K (exp(-x 2)) (qui est une extension exponentielle de K), la fonction d'erreur erf, primitive de la fonction gaussienne exp(-x 2) (à la constante 2/ près), n'est dans aucune extension différentielle élémentaire de K (ni, donc, de L), c'est-à-dire qu'elle ne peut s'écrire comme composée de fonctions usuelles. La démonstration repose sur l'expression exacte des dérivées données par le théorème, laquelle permet de montrer qu'une primitive serait alors nécessairement de la forme P(x)/Q(x)exp(-x 2) (avec P et Q polynômes); on conclut en remarquant que la dérivée de cette forme ne peut jamais être exp(-x 2). On montre de même que de nombreuses fonctions spéciales définies comme des primitives, telles que le sinus intégral Si, ou le logarithme intégral Li, ne peuvent s'exprimer à l'aide des fonctions usuelles. Relation avec la théorie de Galois différentielle et généralisations On présente parfois le théorème de Liouville comme faisant partie de la théorie de Galois différentielle, mais cela n'est pas tout à fait exact: il peut être démontré sans aucun appel à la théorie de Galois.
En revanche, la plupart des extensions élémentaires de K ne vérifient pas cette propriété de stabilité. Ainsi, si on prend pour corps différentiel L = K (exp(-x 2)) (qui est une extension exponentielle de K), la fonction d'erreur erf, primitive de la fonction gaussienne exp(-x 2) (à la constante 2/ près), n'est dans aucune extension différentielle élémentaire de K (ni, donc, de L), c'est-à-dire qu'elle ne peut s'écrire comme composée de fonctions usuelles. La démonstration repose sur l'expression exacte des dérivées données par le théorème, laquelle permet de montrer qu'une primitive serait alors nécessairement de la forme P(x)/Q(x)exp(-x 2) (avec P et Q polynômes); on conclut en remarquant que la dérivée de cette forme ne peut jamais être exp(-x 2). On montre de même que de nombreuses fonctions spéciales définies comme des primitives, telles que le sinus intégral Si, ou le logarithme intégral Li, ne peuvent s'exprimer à l'aide des fonctions usuelles. On présente parfois le théorème de Liouville comme faisant partie de la théorie de Galois différentielle, mais cela n'est pas tout à fait exact: il peut être démontré sans aucun appel à la théorie de Galois.
La démonstration repose sur le fait que la divergence de cette « vitesse » dans l'espace des phases est nulle, en effet:, en utilisant les équations canoniques de Hamilton et il vient. Finalement, l'équation de conservation de s'écrit. Il ne reste alors plus qu'à développer le terme ce qui donne, on reconnait finalement dans le terme de gauche l'expression de. On peut utiliser les équations canoniques de Hamilton en les remplaçant dans l'équation précédente:, on obtient le résultat, où désigne les crochets de Poisson. En mécanique quantique [ modifier | modifier le code] D'après le principe de correspondance, on peut rapidement en déduire l'équation de Liouville en mécanique quantique: d'où on déduit: Ici, est l' opérateur hamiltonien et la matrice densité. Parfois cette équation est aussi nommée l'équation de Von Neumann.
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DÉRIVÉES PARTIELLES (ÉQUATIONS AUX) Équations non linéaires Dans le chapitre « L'équation de Korteweg et de Vries »: […] En 1865, Scott Russell observa sur un canal rectiligne une onde de surface créée par le choc de deux péniches, qu'il appela onde solitaire; il fut frappé par la stabilité du phénomène et raconte qu'il put la suivre à cheval, à vitesse constante, pendant plusieurs kilomètres. Pour expliquer ce phénomène, dit de soliton, on peut utiliser un système de deux équations à une dimension d'espace: dans […] […] Lire la suite DIOPHANTIENNES APPROXIMATIONS Écrit par Marcel DAVID • 4 514 mots Dans le chapitre « Approximations des irrationnels algébriques »: […] On dit qu'un irrationnel τ est rationnellement approchable à l'ordre α s'il existe une constante dépendant de τ, soit K(τ), telle que: ait une infinité de solutions. On voit sans peine qu'un rationnel u / v est approchable à l'ordre 1 et pas au-delà. D'autre part, les propriétés des fractions continuées montrent que tout irrationnel est approchable à l'ordre 2 au moins et qu'un irrationnel quadr […] […] FONCTIONS ANALYTIQUES Fonctions d'une variable complexe Jean-Luc VERLEY • 12 743 mots • 9 médias Dans le chapitre « Les inégalités de Cauchy »: […] Soit f une fonction analytique dans un disque D(0, R); la fonction f ( z) est donc somme dans D(0, R) d'une série entière dont les coefficients a n sont donnés par la formule (10).
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