Fonctions périodiques

Étant donné une fonction \(f\) de domaine de définition \(D \subset \mathbb{R}\), et un nombre réel non nul \(T\), on dit que \(T\) est une période de \(f\) lorsque les deux conditions suivantes sont réalisées.

  • Pour tout \(x\in D\), le nombre réel \(x+T\) est aussi élément de \(D\).

  • Pour tout \(x\in D\), on a \(f(x+T)=f(x)\)

On dit qu'une fonction \(f\) est périodique lorsqu'il existe un nombre réel non nul \(T\) qui est période de \(F\).

ExempleExemples de fonctions périodiques

Le nombre \(2\pi\) est période des fonctions cosinus et sinus.

  • Une fonction constante de domaine de définition \(\mathbb{R}\) admet n'importe quel nombre réel non nul comme période : elle est donc périodique.

  • La fonction partie entière est la fonction définie sur \(\mathbb{R}\) qui à tout nombre réel \(x\) associe le plus grand entier \(k =\lfloor x \rfloor \in\mathbb{Z}\) tel que \(k = x\).

  • La fonction partie fractionnaire \(f_r\) est la fonction définie sur \(\mathbb{R}\) qui à tout nombre réel \(x\) associe la différence \(f_r(x) = x-\lfloor x \rfloor\). Pour tout nombre réel \(x\), on a l'identité \(\lfloor x+1\rfloor=\lfloor x \rfloor + 1\) et donc \(f_r(x+1)=x+1-\lfloor x+1\rfloor = x+1 - \lfloor x \rfloor - 1 = x - \lfloor x \rfloor\). La fonction partie fractionnaire es donc périodique de période 1.

Définition

Si \(T\) et \(T'\) sont deux périodes de la même fonction \(f\) , et si \( T + T'\neq 0\), alors leur somme \(T + T'\) est encore une période de \(f\) . En particulier si \(T\) est une période d'une fonction \(f\) , alors \(2T\), \(3T\), \(4T\), \(. ..\) ,\(nT\) \((n \in \mathbb{N*})\) sont aussi des périodes de \(f\) .

Si T est une période d'une fonction \(f\) dont le domaine de définition \(D\) est symétrique par rapport à \(0\) (c'est-à-dire tel que \(x\in D\) entraîne \(-x\in D\)), alors \(-T\) est aussi une période de la fonction \(f\) .