Notes sur les généralisations des fonctions convexes d’ordre supérieur (III)

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Notes on generalizations of the higher-order convex functions (III)

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T. Popoviciu, Notes sur les généralisations des fonctions convexes d’ordre supérieur (III), Bull. de la Sect. sci. de l’Acad. Roum., 24 (1942) no. 6, pp. 409-416 (in French)

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Bull. de la Sect. sci. de l’Acad. Roum.

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1942 g -Popoviciu- Bull. Sect. Sci. Acad. Roum. - Notes sur les generalisations des fonctions convex

NOTES SUR LES GENERALISATIONS DES FONCTIONS CONVEXES D'ORDRE SUPERIEUR (III) 1 1 ^(1){ }^{1}1 )

PAR

TIBERIU POPOVICIU

Note présentée par Mr. S. Stoilow, Mc. A. R. das la seance du 9 janvier 1912

LES FONCTIONS D'ORDRE ( n k n k n∣kn \mid knk ) ET LES FONCTIONS D'ORDRE n n nnn PAR SEGMENTS

  1. Dans la note précédente 2 2 ^(2){ }^{2}2 ) nous avons défini les fonctions d'ordre n n nnn par segments. Nous allons montrer maintenant qu'il y a une étroite liaison entre ces fonctions et les fonctions d'ordre ( n k n k n∣kn \mid knk ) que nous avons étudié dans la note I de cette série 3 3 ^(3){ }^{3}3 ). Nous allons voir, en effet, que toute fonction d'ordre n n nnn par segments est d'un certain ordre ( n k ) ( n k ) (n∣k)(n \mid k)(nk) déterminé et, réciproquement, toute fonction d'ordre ( n k n k n∣kn \mid knk ) est d'ordre n n nnn par segments.

2. Démontrons d'abord le

Théorème 1. Toute fonction d'ordre n par segments et de caractéristique h h hhh est au plus d'ordre ( n ( h 1 ) ( n + 2 ) n ( h 1 ) ( n + 2 ) n∣(h-1)(n+2)n \mid(h-1)(n+2)n(h1)(n+2) ).
Soit e = { x 1 , x 2 , , x m } e = x 1 , x 2 , , x m e={x_(1),x_(2),dots,x_(m)}e=\left\{x_{1}, x_{2}, \ldots, x_{m}\right\}e={x1,x2,,xm} une suite finie (et ordonnée) de l'ensemble E de définition de la fonction. On peut supposer que parmi ces points au plus 2 ( n + 1 ) 2 ( n + 1 ) 2(n+1)2(n+1)2(n+1) appartiennent à chacun des sous-ensembles E i E i E_(i)^(**)E_{i}^{*}Ei de la décomposition canonique. Autrement, en effet, e e eee est certainement réductible.
Si nous avons s > 1 , x j 1 E E i , x j , x j + 1 , , x j + n + s E s > 1 , x j 1 E E i , x j , x j + 1 , , x j + n + s E s > 1,x_(j-1)*EE_(i)^(**),x_(j),x_(j+1),dots,x_(j+n+s)inE^(**)s>1, x_{j-1} \cdot \mathcal{E} E_{i}^{*}, x_{j}, x_{j+1}, \ldots, x_{j+n+s} \in E^{*}s>1,xj1EEi,xj,xj+1,,xj+n+sE, x j + n + s + 1 L i + 1 x j + n + s + 1 L i + 1 x_(j+n+s+1)inL_(i+1)^(**)x_{j+n+s+1} \in L_{i+1}^{*}xj+n+s+1Li+1, la suite
Δ n + 1 j ( f ) , Δ n + 1 j + 1 ( f ) , , Δ n + 1 j + s 1 ( f ) Δ n + 1 j ( f ) , Δ n + 1 j + 1 ( f ) , , Δ n + 1 j + s 1 ( f ) Delta_(n+1)^(j)(f),Delta_(n+1)^(j+1)(f),dots,Delta_(n+1)^(j+s-1)(f)\Delta_{n+1}^{j}(f), \Delta_{n+1}^{j+1}(f), \ldots, \Delta_{n+1}^{j+s-1}(f)Δn+1j(f),Δn+1j+1(f),,Δn+1j+s1(f)
ne présente pas de variations. Ceci nous montre que le cas le moins avantageux est si m = h ( n + 2 ) , x ( i 1 ) ( n + 2 ) + j E i , j = 1 , 2 , m = h ( n + 2 ) , x ( i 1 ) ( n + 2 ) + j E i , j = 1 , 2 , m=h(n+2),x_((i-1)(n+2)+j)-=E_(i)^(**),j=1,2,dotsm=h(n+2), x_{(i-1)(n+2)+j} \equiv E_{\mathbf{i}}^{*}, j=1,2, \ldotsm=h(n+2),x(i1)(n+2)+jEi,j=1,2,, n + 2 , i = 1 , 2 , , h n + 2 , i = 1 , 2 , , h n+2,i=1,2,dots,hn+2, i=1,2, \ldots, hn+2,i=1,2,,h et si la suite d n + 1 d n + 1 d_(n+1)d_{n+1}dn+1 de e e eee présente le nombre
maximum de variations possibles. En effet, si on ajoute encore des points à un tel e on n'élève pas le nombre des variations de la suite d n + 1 d n + 1 d_(n+1)d_{n+1}dn+1. La suite d n + 1 d n + 1 d_(n+1)d_{n+1}dn+1 de e e eee a alors h ( n 2 ) n 1 h ( n 2 ) n 1 h(n-2)-n-1h(n-2)-n-1h(n2)n1 termes et présente done au plus ( h 1 h 1 h--1h--1h1 ) ( n + 2 n + 2 n+2n+2n+2 ) variations.
Démontrons maintenant le
Théorème 9. Toute fonction dordre n n nnn par segments et de caraetéristique h h hhh est an moins dordre ( n h 1 n h 1 n∣h-1n \mid h-1nh1 ).
Nous faisons la démonstration par induction sur le nombre h h hhh. Pour h = 1 h = 1 h=1h=1h=1 la propriété est évidente car la fonction est alors d'ordre n n nnn sur E E EEE. Pour h = 2 h = 2 h=2h=2h=2, la Fonction n'est pas d'ordre n n nnn on pent done trouver denx differences divisées [ x 1 , x 2 , , x n + 2 ; i ] x 1 , x 2 , , x n + 2 ; i [x_(1),x_(2),dots,x_(n+2);i]\left[x_{1}, x_{2}, \ldots, x_{n+2} ; i\right][x1,x2,,xn+2;i]. [ . x 1 , x 2 , , x n + 2 ; f ] . x 1 , x 2 , , x n + 2 ; f [.x^(')_(1),x^(')_(2),dots,x^(')_(n+2);f]\left[. x^{\prime}{ }_{1}, x^{\prime}{ }_{2}, \ldots, x^{\prime}{ }_{n+2} ; f\right][.x1,x2,,xn+2;f] non mulles et de signes contraires. De la formule de la moyenne des différences divisées il résulte immédiatement que la suite d n + 1 d n + 1 d_(n+1)d_{n+1}dn+1 de la réunion des points x i , x i x i , x i x_(i),x_(i)^(')x_{i}, x_{i}^{\prime}xi,xi présente au moins une variation.
Examinons le eas h > 2 h > 2 h > 2h>2h>2. Supposons que la propriété soit vraie jusqu'à h 1 h 1 h-1h-1h1 et démontrons - la pour h h hhh. La lonetion étant de caractéristique h 1 h 1 h-1h-1h1 sur E E h E E h E-E_(h)^(**)E-E_{h}^{*}EEh on peut trouver, par hypothèse, la suite { x 1 , x 2 , , x r , x r + 1 , , x r + r } , x i E E h E h 1 , i = 1 x 1 , x 2 , , x r , x r + 1 , , x r + r , x i E E h E h 1 , i = 1 {x_(1),x_(2),dots,x_(r),x_(r+1),dots,x_(r+r^('))},x_(i)in E-E_(h)^(**)-E_(h-1)^(**),i=1\left\{x_{1}, x_{2}, \ldots, x_{r}, x_{r+1}, \ldots, x_{r+r^{\prime}}\right\}, x_{i} \in E-E_{h}^{*}-E_{h-1}^{*}, i=1{x1,x2,,xr,xr+1,,xr+r},xiEEhEh1,i=1, 2 , , r , x r + i ε E h 1 , i = 1 , 2 , , r 2 , , r , x r + i ε E h 1 , i = 1 , 2 , , r 2,dots,r,x_(r+i)epsiE_(h-1),i=1,2,dots,r^(')2, \ldots, r, x_{r+i} \varepsilon E_{h-1}, i=1,2, \ldots, r^{\prime}2,,r,xr+iεEh1,i=1,2,,r telle que la suite d n + 1 d n + 1 d_(n+1)d_{n+1}dn+1 correspondante présente au moins h 2 h 2 h-2h-2h2 variations. Il se peut, bien' entendu, que r = 0 r = 0 r^(')=0r^{\prime}=0r=0, alors tous les x i ε E E h E h 1 x i ε E E h E h 1 x_(i)epsi E-E_(h)^(**)-E_(h-1)^(**)x_{i} \varepsilon E-E_{h}^{*}-E_{h-1}^{*}xiεEEhEh1. La fonetions étant de caractéristique 2 sur E h 1 + E h E h 1 + E h E_(h-1)^(**)+E_(h)^(**)E_{h-1}^{*}+E_{h}^{*}Eh1+Eh, on peut trouver la suite { x 1 , x 2 , , x s , x s + 1 , , x s + s } x 1 , x 2 , , x s , x s + 1 , , x s + s {x_(1),x_(2),dots,x_(s)^('),x_(s+1)^('),dots,x_(s+s^('))^(')}\left\{x_{1}, x_{2}, \ldots, x_{s}^{\prime}, x_{s+1}^{\prime}, \ldots, x_{s+s^{\prime}}^{\prime}\right\}{x1,x2,,xs,xs+1,,xs+s} telle que x i ε E h 1 , i = 1 , 2 , , s x i ε E h 1 , i = 1 , 2 , , s x_(i)^(')epsiE_(h-1)^(**),i=1,2,dots,sx_{i}^{\prime} \varepsilon E_{h-1}^{*}, i=1,2, \ldots, sxiεEh1,i=1,2,,s, x s + i ε E h , i = 1 , 2 , , s x s + i ε E h , i = 1 , 2 , , s x_(s+i)^(')epsiE_(h)^(**),i=1,2,dots,s^(')x_{s+i}^{\prime} \varepsilon E_{h}^{*}, i=1,2, \ldots, s^{\prime}xs+iεEh,i=1,2,,s et la suite d n + 1 d n + 1 d_(n+1)d_{n+1}dn+1 correspondante présente au moins une variation. Ici s 1 , s 1 , s + s n + 3 s 1 , s 1 , s + s n + 3 s >= 1,s^(') >= 1,s+s^(') >= n+3s \geq 1, s^{\prime} \geq 1, s+s^{\prime} \geq n+3s1,s1,s+sn+3 d'après la proprété qui caraée 0 0 >= 0\geq 00, d apres la propriete qui caracterise une decomposition propre. Parmi les points x i , x i x i , x i x_(i),x_(i)x_{i}, x_{i}xi,xi appartenant à E h 1 E h 1 E_(h-1)^(**)E_{h-1}^{*}Eh1 il y a s s s^('')s^{\prime \prime}s distincts, r + s s max ( r , s ) r + s s max r , s r^(')+s >= s^('') >= max(r^('),s)r^{\prime}+s \geqq s^{\prime \prime} \geqq \max \left(r^{\prime}, s\right)r+ssmax(r,s). Désignons par e e eee l'ensemble des x i , x i x i , x i x_(i),x_(i)x_{i}, x_{i}xi,xi distincts appartenant à E E h E E h E-E_(h)^(**)E-E_{h}^{*}EEh et par e e e^(')e^{\prime}e l'ensemble des x i , x i x i , x i x_(i),x_(i)x_{i}, x_{i}xi,xi distincts appartenant à E h 1 + E h E h 1 + E h E_(h-1)^(**)+E_(h)^(**)E_{h-1}^{*}+E_{h}^{*}Eh1+Eh. La suite d n + 1 d n + 1 d_(n+1)d_{n+1}dn+1 de la rémion de e e eee et e e e^(')e^{\prime}e est
(1) Δ n + 1 1 ( f ) , Δ n + 1 2 ( f ) , Δ n + 1 r + ε + s n 1 ( f ) Δ n + 1 1 ( f ) , Δ n + 1 2 ( f ) , Δ n + 1 r + ε + s n 1 ( f ) quadDelta_(n+1)^(1)(f),Delta_(n+1)^(2)(f)dots,Delta_(n+1)^(r+epsi^('')+s^(')-n-1)(f)\quad \Delta_{n+1}^{1}(f), \Delta_{n+1}^{2}(f) \ldots, \Delta_{n+1}^{r+\varepsilon^{\prime \prime}+s^{\prime}-n-1}(f)Δn+11(f),Δn+12(f),Δn+1r+ε+sn1(f)
et alors les suites d n + 1 d n + 1 d_(n+1)d_{n+1}dn+1 de e e eee et de e e e^(')e^{\prime}e sont
(2) Δ n + 1 1 ( f ) , Δ n + 1 2 ( f ) , , Δ n + 1 r + s n 1 ( f ) Δ n + 1 1 ( f ) , Δ n + 1 2 ( f ) , , Δ n + 1 r + s n 1 ( f ) quadDelta_(n+1)^(1)(f),Delta_(n+1)^(2)(f),dots,Delta_(n+1)^(r+s^('')-n-1)(f)\quad \Delta_{n+1}^{1}(f), \Delta_{n+1}^{2}(f), \ldots, \Delta_{n+1}^{r+s^{\prime \prime}-n-1}(f)Δn+11(f),Δn+12(f),,Δn+1r+sn1(f),
(3) Δ n + 1 r + 1 ( f ) , Δ n + 1 r + 2 ( f ) , , Δ n + 1 r + 3 s + 3 n 1 ( f ) Δ n + 1 r + 1 ( f ) , Δ n + 1 r + 2 ( f ) , , Δ n + 1 r + 3 s + 3 n 1 ( f ) quadDelta_(n+1)^(r+1)(f),Delta_(n+1)^(r+2)(f),dots,Delta_(n+1)^(r+3s^('')+3'-n-1)quad(f)\quad \Delta_{n+1}^{r+1}(f), \Delta_{n+1}^{r+2}(f), \ldots, \Delta_{n+1}^{r+3 s^{\prime \prime}+3 \prime-n-1} \quad(f)Δn+1r+1(f),Δn+1r+2(f),,Δn+1r+3s+3n1(f)
respectivement, La suite (2) présente an moins h 2 h 2 h-2h-2h2 variations et la suite (3) au moins une variation. Si les suites (2), (3) n'ont pas de termes communs, la suite (1) présente au moins h 1 h 1 h-1h-1h1 variations. Si r = s n 1 1 r = s n 1 1 r^('')=s^('')-n-1 >= 1r^{\prime \prime}=s^{\prime \prime}-n-1 \geq 1r=sn11, les suites (2), (3) ont les termes communs Δ n + 1 r + 1 ( f ) , Δ n + 1 r + 2 ( f ) , , Δ n + 1 r + r n ( j ) Δ n + 1 r + 1 ( f ) , Δ n + 1 r + 2 ( f ) , , Δ n + 1 r + r n ( j ) Delta_(n+1)^(r+1)(f),Delta_(n+1)^(r+2)(f),dots,Delta_(n+1)^(r+r^(n))(j)\Delta_{n+1}^{r+1}(f), \Delta_{n+1}^{r+2}(f), \ldots, \Delta_{n+1}^{r+r^{n}}(j)Δn+1r+1(f),Δn+1r+2(f),,Δn+1r+rn(j) et cette suite ne présente pas de

411 (GENERLLISATIONS DES FONCT. CONVEXES D'ORDRE SUPENEIEUR (III) 3

variations puisqu'elle est la suite d n + 1 d n + 1 d_(n+1)d_{n+1}dn+1 d'une suite de points appartenant à E h 1 E h 1 E_(h-1)^(**)E_{h-1}^{*}Eh1. Il en résalte encore que (1) présente an moins h 1 h 1 h-1h-1h1 variations. Le théorème 2 est done démontsé.
3. Il reste à montrer que toute fonction d'ordre ( n k n k n∣kn \mid knk ) est d'ordre n n nnn par segments. Il suffira de démontrer que si la fonetion r'est pas d'ordre n n nnn par segments, elle n'est pas d'un ordre ( n n n∣n \midn k) déterminé.
Démontrons d'abord le
Lemme 1. Si la fonction f n'est pas dordre n par segments sur E E EEE, on peut décomposer cet ensemble en dene sous-ensembles conséculijs E ( 1 ) , E ( 2 ) E ( 1 ) , E ( 2 ) E^((1)),E^((2))E^{(1)}, E^{(2)}E(1),E(2) de manicre que:
1 1 1^(@)1^{\circ}1 Sur l'un an moins des ensembles E ( 1 ) , E ( 2 ) E ( 1 ) , E ( 2 ) E^((1)),E^((2))E^{(1)}, E^{(2)}E(1),E(2) la fonction n n n^(')n^{\prime}n est pas d'ordre n n nnn par segments.
2 2 2^(@)2^{\circ}2 La fonction n'est pas d'ordre n n nnn sur les ensembles E ( 1 ) , E ( 2 ) E ( 1 ) , E ( 2 ) E^((1)),E^((2))E^{(1)}, E^{(2)}E(1),E(2).
II est chair que E E EEE ne peul ètre un ensemble fini et que chacun des ensembles E ( 1 ) , E ( 2 ) E ( 1 ) , E ( 2 ) E^((1)),E^((2))E^{(1)}, E^{(2)}E(1),E(2) doit avoir an moins n + 3 n + 3 n+3n+3n+3 points. La première partie est évidemment vraie pour toute décomposition en deux sous-ensembles consécutifs. Démontrons done la seconde partie. Soit E 1 , E 2 E 1 , E 2 E_(1),E_(2)E_{1}, E_{2}E1,E2 une décomposition de E E EEE en deux sous-ensembles consécutifs, chacun des sous-ensembles ayant au moins n + 3 n + 3 n+3n+3n+3 points. Si la fonction n'est pas d'ordre n n nnn sur E 1 E 1 E_(1)E_{1}E1 et sur E 2 E 2 E_(2)E_{2}E2 Ia propriété est démontrée et on peut prendre E ( 1 ) = E 1 , E ( 2 ) = E 2 E ( 1 ) = E 1 , E ( 2 ) = E 2 E^((1))=E_(1),E^((2))=E_(2)E^{(1)}=E_{1}, E^{(2)}=E_{2}E(1)=E1,E(2)=E2. Supposons le contraire, donc que sur l'un des ensembles E 1 , E 2 E 1 , E 2 E_(1),E_(2)E_{1}, E_{2}E1,E2 la fonction soit d'ordre n n nnn. Soit, pour fixer les idées, E 1 E 1 E_(1)E_{1}E1 cet ensemble. Alors E 2 E 2 E_(2)E_{2}E2 contient me infinité de points et la fonction n'est pas d'ordre n n nnn par segments sur cet ensemble. Soit x 0 x 0 x_(0)x_{0}x0 l'extrémité droite de l'ensemble des x E x E x in Ex \in ExE tels que sur l'intersection de E E EEE avec l'intervalle ( a , c a , c a,ca, ca,c ) la fonction soit d'ordre n n nnn, a étant l'extrémité gauche de E ( α = min E ) E ( α = min E ) E(alpha=min E)E(\alpha=\min E)E(α=minE). L'ensemble des x x xxx tels que x 0 > x E x 0 > x E x_(0) > x in Ex_{0}>x \in Ex0>xE est alors inlini. II est clair qu'il existe un x 1 > x 0 , x 1 ε E x 1 > x 0 , x 1 ε E x_(1) > x_(0),x_(1)epsi Ex_{1}>x_{0}, x_{1} \varepsilon Ex1>x0,x1εE tel que la fonetion ne soit pas d'ordre n n nnn par segments sur l'intersection de E E EEE avec l'intervalle ( x 1 , b x 1 , b x_(1),bx_{1}, bx1,b ), b b bbb étant l'extrémité droite de E ( b = max E ) E ( b = max E ) E(b=max E)E(b=\max E)E(b=maxE). En prenant comme E ( 2 ) E ( 2 ) E^((2))E^{(2)}E(2) ce dernier ensemble et E ( 1 ) = E E ( 2 ) E ( 1 ) = E E ( 2 ) E^((1))=E-E^((2))E^{(1)}=E-E^{(2)}E(1)=EE(2) ]e lemme 1 est complètement démontré.
Nous pouvons maintenant démontrer le
Théorème 3. Si une fondion n'est pas d'ordre n par segments sur E E EEE et si k k kkk est un nombre naturel, on peut trouver une suite finie de E E EEE dont la suile d n + 1 d n + 1 d_(n+1)d_{n+1}dn+1 présente au moins k k kkk pariations.
Cette propriété démontre, évidemment, qu'une fonction qui n'est pas d'ordre n n nnn par segments ne peut ètre d'un ordre ( n k n k n∣kn \mid knk ) déterminé.
Passons à la démonstration du théorème. Soit E ( 1 ) , E ( 2 ) E ( 1 ) , E ( 2 ) E^((1)),E^((2))E^{(1)}, E^{(2)}E(1),E(2) une décomposition de E E EEE satisfaisant au lemme 1 . Désignons par U ( 1 ) U ( 1 ) U^((1))U^{(1)}U(1) l'un de ces sous-ensembles sur lequel la fonction n'est pas d'ordre n n nnn par segments et soit. U 1 U 1 U_(1)U_{1}U1 l'autre sous-ensemble. Sur U 1 U 1 U_(1)U_{1}U1 la fonction n'est pas d'ordre n n nnn. Nous procédons de la mème manière avee U ( 1 ) U ( 1 ) U(1)U(1)U(1). et nous en déduisons un U 2 U ( 1 ) U 2 U ( 1 ) U_(2)subU^((1))U_{2} \subset U^{(1)}U2U(1) sur lequel la fonction n'est pas.
d'ordre n n nnn, tel que sur U ( 1 ) U 2 = U ( 2 ) U ( 1 ) U 2 = U ( 2 ) U^((1))-U_(2)=U^((2))U^{(1)}-U_{2}=U^{(2)}U(1)U2=U(2) elle ne soit pas d'ordre n n nnn par segments. De U ( 2 ) U ( 2 ) U^((2))U^{(2)}U(2) nous déduisons, de la même manière U 3 , U ( 3 ) U 3 , U ( 3 ) U_(3),U^((3))U_{3}, U^{(3)}U3,U(3) et ainsi de suite. Si nous faisons k k kkk fois cette opération, nous déduisons les sous-ensembles (sections de E E EEE )
(4)
U 1 , U 2 , , U k U 1 , U 2 , , U k U_(1),U_(2),dots,U_(k)U_{1}, U_{2}, \ldots, U_{k}U1,U2,,Uk
de E E EEE, qui sont disjoints et la fonction n'est d'ordre n n nnn sur aucun de ces ensembles. Les ensembles (4), rangés dans un certain ordre
U 1 , U 2 , , U k U 1 , U 2 , , U k U_(1)^(**),U_(2)^(**),dots,U_(k)^(**)U_{1}^{*}, U_{2}^{*}, \ldots, U_{k}^{*}U1,U2,,Uk
donnent une décomposition en sous-ensembles consécutifs de leur somme U 1 + U 2 + + U k U 1 + U 2 + + U k U_(1)+U_(2)+dots+U_(k)U_{1}+U_{2}+\ldots+U_{k}U1+U2++Uk.
La fonction n'étant pas d'ordre n n nnn sur les U i U i U_(i)^(**)U_{i}^{*}Ui, on peut trouver une suite finie e i U i e i U i e_(i) <= U_(i)^(**)e_{i} \leqq U_{i}^{*}eiUi dont la suite d n + 1 d n + 1 d_(n+1)d_{n+1}dn+1 présente au moins une variation i = 1 , 2 , , k i = 1 , 2 , , k i=1,2,dots,ki=1,2, \ldots, ki=1,2,,k. Il en résulte que la suite d n + 1 d n + 1 d_(n+1)d_{n+1}dn+1 de e = e 1 + e 2 + + e k e = e 1 + e 2 + + e k e=e_(1)+e_(2)+dots+e_(k)e=e_{1}+e_{2}+\ldots+e_{k}e=e1+e2++ek présente au moins k k kkk variations.
Le théorème 3 est donc démontré.
Il est clair qu'on peut obtenir une suite partielle de e e eee dont la suite d n + 1 d n + 1 d_(n+1)d_{n+1}dn+1 présente exactement k k kkk variations.
Remarque. Dans le cas particulier n = 1 n = 1 n=-1n=-1n=1, il est clair que toute fonction de caractéristique h h hhh est d'ordre ( 1 h 1 1 h 1 -1∣h-1-1 \mid h-11h1 ) et réciproquement.
4. En nous rapportant aux résultats des notes précédentes, remarquons que si n = 1 n = 1 n=-1n=-1n=1, toute suite maximisante et irréductible a h h hhh termes, dont un appartient à chacun des E i E i E_(i)^(**)E_{i}^{*}Ei de la décomposition canonique. Ce cas ne présente donc pas beaucoup de particularités. Au contraire pour n 0 n 0 n >= 0n \geq 0n0 nous pouvons faire d'intéressantes remarques sur les fonctions d'ordre n n nnn par segments. Nous allons d'abord examiner le cas n = 0 n = 0 n=0n=0n=0, donc le cas des fonctions monotones par segments.
Considérons une décomposition de E E EEE
(5) E 1 , E 2 , , E m (5) E 1 , E 2 , , E m {:(5)E_(1)","E_(2)","dots","E_(m):}\begin{equation*} E_{1}, E_{2}, \ldots, E_{m} \tag{5} \end{equation*}(5)E1,E2,,Em
pour une fonction f f fff, monotone par segments et soient a i , b i a i , b i a_(i),b_(i)a_{i}, b_{i}ai,bi les extrémités (gauche et droite) de E i , i = 1 , 2 , , m E i , i = 1 , 2 , , m E_(i),i=1,2,dots,mE_{i}, i=1,2, \ldots, mEi,i=1,2,,m.
Nous allons considérer maintenant certaines suites finies e ε e ε e_(epsi)e_{\varepsilon}eε de E E EEE définies de la manière suivante:
1 1 1^(@)1^{\circ}1 Si E i E i E_(i)E_{i}Ei a un seul point ce point appartient à e ε e ε e_(epsi)e_{\varepsilon}eε.
2 2 2^(@)2^{\circ}2 Si E i E i E_(i)E_{i}Ei a au moins deux points, il a en commun avec e ε e ε e_(epsi)e_{\varepsilon}eε exactement deux points x i , y i x i , y i x_(i),y_(i)x_{i}, y_{i}xi,yi. Si a i ε E i a i ε E i a_(i)epsiE_(i)a_{i} \varepsilon E_{i}aiεEi on a x i = a i x i = a i x_(i)=a_(i)x_{i}=a_{i}xi=ai et si a i a i a_(i)a_{i}ai n'appartient pas à E i E i E_(i)E_{i}Ei on a x i a i < ε x i a i < ε x_(i)^(')-a_(i) < epsix_{i}^{\prime}-a_{i}<\varepsilonxiai<ε. Si b i ε , E i b i ε , E i b_(i)epsi,E_(i)b_{i} \varepsilon, E_{i}biε,Ei on a y i = b i y i = b i y_(i)^(')=b_(i)y_{i}^{\prime}=b_{i}yi=bi et si b i b i b_(i)b_{i}bi n'appartient pas à E i E i E_(i)E_{i}Ei on prend b i y i < ε b i y i < ε b_(i)-y_(i) < epsib_{i}-y_{i}<\varepsilonbiyi<ε.
3 3 3^(@)3^{\circ}3. Le nombre positif ε ε epsi\varepsilonε est assez petit pour que l'on ait x i < y i x i < y i x_(i)^(') < y_(i)^(')x_{i}^{\prime}<y_{i}^{\prime}xi<yi et de phus f ( x i ) f ( y i ) f x i f y i f(x_(i)^('))!=f(y_(i)^('))f\left(x_{i}^{\prime}\right) \neq f\left(y_{i}^{\prime}\right)f(xi)f(yi) si la fonction ne se réduit pas à une constante sur E i ( i = 1 , 2 , , m ) E i ( i = 1 , 2 , , m ) E_(i)(i=1,2,dots,m)E_{i}(i=1,2, \ldots, m)Ei(i=1,2,,m).
Si E E EEE n'est pas borné à gauche ( a 1 = a 1 = a_(1)=-ooa_{1}=-\inftya1= ), la condition x 1 a 1 < ε x 1 a 1 < ε x_(1)-a_(1) < epsix_{1}-a_{1}<\varepsilonx1a1<ε doit ètre remplaçée par x ˙ 1 < 1 ε x ˙ 1 < 1 ε x^(˙)_(1) < -(1)/(epsi)\dot{x}_{1}<-\frac{1}{\varepsilon}x˙1<1ε et si E E EEE n'est pas borné à droite ( b m = + b m = + b_(m)=+oob_{m}=+\inftybm=+ ), la condition b m y m < ε b m y m < ε b_(m)-y_(m)^(') < epsib_{m}-y_{m}^{\prime}<\varepsilonbmym<ε doit être remplaçée par y m > 1 ε y m > 1 ε y_(m)^(') > (1)/(epsi)y_{m}^{\prime}>\frac{1}{\varepsilon}ym>1ε. Il peut, bien entendu, arriver qu'il n'y ait qu'un seul e ε e ε e_(epsi)e_{\varepsilon}eε. Ceciarrive si d i , b i E i , i = 1 , 2 , , m d i , b i E i , i = 1 , 2 , , m d_(i),b_(i)inE_(i),i=1,2,dots,md_{i}, b_{i} \in E_{i}, i=1,2, \ldots, mdi,biEi,i=1,2,,m et, en particulier, si E E EEE est fini.
On voit done que e ε e ε e_(epsi)e_{\varepsilon}eε contient deux sortes de points. Les points fixes, qui coincident avec une extrémité a i , b i a i , b i a_(i),b_(i)a_{i}, b_{i}ai,bi et les points variables qui sont à une distance moindre que ε ε epsi\varepsilonε de l'une des extrémités a i , b i a i , b i a_(i),b_(i)a_{\boldsymbol{i}}, b_{\boldsymbol{i}}ai,bi.
Démontrons maintenant le
Lemme 2. Si les points pariables de es s'approchent des extrémités a i , b i a i , b i a_(i),b_(i)a_{i}, b_{i}ai,bi correspondantes, le nombre des variations de la suite d 1 d 1 d_(1)d_{1}d1 de e ε e ε e_(epsi)e_{\varepsilon}eε ne peut pas diminuer.
Il suffit de démontrer la propriété lorsque un de ces points varie. Si ce point est x 1 x 1 x_(1)^(')x_{1}^{\prime}x1 ou y m y m y_(m)^(')y_{m}^{\prime}ym, la propriété est immédiate et le nombre des variations de la suite d 1 d 1 d_(1)d_{1}d1 ne change pas. Supposons maintenant, pour fixer les idées, qu'un y i y i y_(i)^(')y_{i}^{\prime}yi varie. Si la fonction est constante sur E i E i E_(i)E_{\mathbf{i}}Ei le nombre des variations ne change pas. Dans le cas contraire, il n'y a diminution éventuelle du nombre des variations que si f ( x i ) f x i f(x_(i)^('))f\left(x_{\mathbf{i}}^{\prime}\right)f(xi) - f ( y i ) , f ( y i ) f ( x i + 1 ) f y i , f y i f x i + 1 -f(y_(i)^(')),f(y_(i)^('))-f(x_(i+1)^('))-f\left(y_{i}^{\prime}\right), f\left(y_{i}^{\prime}\right)-f\left(x_{i+1}^{\prime}\right)f(yi),f(yi)f(xi+1) sont de signes contraires. Ici x i + 1 x i + 1 x_(i+1)^(')x_{i+1}^{\prime}xi+1 désigne le point unique de E i + 1 E i + 1 E_(i+1)E_{i+1}Ei+1 si cet ensemble est formé par un seul point. Mais si y i y i y_(i)^(')y_{i}^{\prime}yi croit vers b i , f ( x i ) f ( y i ) b i , f x i f y i b_(i),f(x_(i))-f(y_(i)^('))b_{i}, f\left(x_{i}\right)-f\left(y_{i}^{\prime}\right)bi,f(xi)f(yi) ne peut diminuer en valeur absolue, donc f ( y i ) f ( x i + 1 ) f y i f x i + 1 f(y_(i)^('))-f(x_(i+1)^('))f\left(y_{i}^{\prime}\right)-f\left(x_{i+1}^{\prime}\right)f(yi)f(xi+1) ne peut diminuer en valeur absolue. D'autre part, f ( y i ) f y i f(y_(i))f\left(y_{i}\right)f(yi) variant dans le même sens, on voit, qu'on ne perd pas de variations dans la suite d 1 d 1 d_(1)d_{1}d1. On fait la démonstration de Ta même manière si un x i x i x_(i)^(')x_{i}^{\prime}xi décroit vers a i a i a_(i)a_{i}ai.
On en déduit que si ε ε epsi\varepsilonε tend vers zéro, le nombre des variations de la suite d 1 d 1 d_(1)d_{1}d1 de e ε e ε e_(epsi)e_{\varepsilon}eε tend vers une limite k k kkk, qui est évidemment finie.
On peut aussi dire qu'il existe un nombre positif ε 1 ε 1 epsi_(1)\varepsilon_{1}ε1 tel que pour ε < ε 1 ε < ε 1 epsi < epsi_(1)\varepsilon<\varepsilon_{1}ε<ε1 la suite d 1 d 1 d_(1)d_{1}d1 de e ε e ε e_(epsi)e_{\varepsilon}eε présente k k kkk variations. Si e ε = { x 1 , x 2 , , x r } e ε = x 1 , x 2 , , x r e_(epsi)={x_(1),x_(2),dots,x_(r)}e_{\varepsilon}=\left\{x_{1}, x_{2}, \ldots, x_{r}\right\}eε={x1,x2,,xr} on peut, d'ailleurs, remplacer la suite d 1 d 1 d_(1)d_{1}d1 de e ε e ε e_(epsi)e_{\varepsilon}eε par la suite
(6) f ( x 2 ) f ( x 1 ) , f ( x 3 ) f ( x 2 ) , , f ( x r ) f ( x r 1 ) f x 2 f x 1 , f x 3 f x 2 , , f x r f x r 1 quad f(x_(2))-f(x_(1)),f(x_(3))-f(x_(2)),dots,f(x_(r))-f(x_(r-1))\quad f\left(x_{2}\right)-f\left(x_{1}\right), f\left(x_{3}\right)-f\left(x_{2}\right), \ldots, f\left(x_{r}\right)-f\left(x_{r-1}\right)f(x2)f(x1),f(x3)f(x2),,f(xr)f(xr1)
De cette façon chaque décomposition (5) est caractérisée par un certain nombre k k kkk. Nous avons le
Théorème 4. La fonction f est d'ordre ( 0 k 0 k 0∣k0 \mid k0k ).
En effet, il existe des suites finies e e eee de E E EEE dont la suite d 1 d 1 d_(1)d_{1}d1 présente k variations. Ces sont, en particulier, les suites e pour e assez petit.
Soit maintenant e e eee une suite finie quelconque de E E EEE et considérons un e e e e_("e ")e_{\text {e }}e de manière que:
1 ε < ε 1 , ε 1 1 ε < ε 1 , ε 1 1^(@)epsi < epsi_(1),epsi_(1)1^{\circ} \varepsilon<\varepsilon_{1}, \varepsilon_{1}1ε<ε1,ε1 étant le nombre positif defini plus haut.
2 2 2^(@)2^{\circ}2 Si E i E i E_(i)E_{i}Ei contient plus d'un point et si la partie commune e i e i e_(i)e_{i}ei de e e eee et de E i E i E_(i)E_{i}Ei n'est pas vide, on a e i e i e_(i)sube_{i} \subsetei intervalle fermé ( x i , y i ) , x i , y i x i , y i , x i , y i (x_(i)^('),y_(i)^(')),x_(i)^('),y_(i)^(')\left(x_{i}^{\prime}, y_{i}^{\prime}\right), x_{i}^{\prime}, y_{i}^{\prime}(xi,yi),xi,yi étant les points de e ε e ε e_(epsi)e_{\varepsilon}eε appartenant à E i E i E_(i)E_{i}Ei.
Soient e e e^(**)e^{*}e la réunion des suites e , e ε e , e ε e,e_(epsi)e, e_{\varepsilon}e,eε. Si de e e e^(**)e^{*}e on supprime les points qui n'appartiennent pas à e ε e ε e_(epsi)e_{\varepsilon}eε, on ne diminue pas le nombre des variations de la suite d 1 d 1 d_(1)d_{1}d1, ce qui résulte du fait que la fonction est monotone sur chacun des ensembles E i E i E_(i)E_{i}Ei. Il en résulte que la suite d 1 d 1 d_(1)d_{1}d1 de e e e^(**)e^{*}e présente exactement k k kkk variations, done la suite d 1 d 1 d_(1)d_{1}d1 de e présente au plus k k kkk variations, d'où résulte le théorème 4.
5. Reprenons la décomposition (5). La fonction f f fff est monotone sur E i E i E_(i)E_{i}Ei. Si a i , b i a i , b i a_(i),b_(i)a_{i}, b_{i}ai,bi sont toujours les extrémités de E E EEE on a ou bien a i ε E i a i ε E i a_(i)epsiE_(i)a_{i} \varepsilon E_{i}aiεEi et nous prenons alors c 2 i 1 = f ( a i ) c 2 i 1 = f a i c_(2i-1)=f(a_(i))c_{2 i-1}=f\left(a_{i}\right)c2i1=f(ai), ou bien la limite
lim f ( x ) = c 2 i 1 E i x a i lim f ( x ) = c 2 i 1 E i x a i {:[lim f(x)=c_(2i-1)],[E_(i) >= x rarra_(i)]:}\begin{array}{r} \lim f(x)=c_{2 i-1} \\ E_{i} \geqslant x \rightarrow a_{i} \end{array}limf(x)=c2i1Eixai
existe au sens propre ou est + + +oo+\infty+ ou -oo-\infty. De mème, ou bien h i ε E i h i ε E i h_(i)epsiE_(i)h_{i} \varepsilon E_{i}hiεEi et nous prenons alors c 2 i = f ( b i ) c 2 i = f b i c_(2i)=f(b_(i))c_{2 i}=f\left(b_{i}\right)c2i=f(bi), ou bien la limite
lim f ( x ) = c 2 i , lim f ( x ) = c 2 i , lim f(x)=c_(2i),\lim f(x)=c_{2 i},limf(x)=c2i,
E i x b i E i x b i E_(i)ℑx rarrb_(i)E_{i} \Im x \rightarrow b_{i}Eixbi
existe au sens propre ou est + + +oo+\infty+ ou -oo-\infty.
En particulier, si E i E i E_(i)E_{i}Ei est formé par un seul point on a a i = b i a i = b i a_(i)=b_(i)a_{i}=b_{i}ai=bi et c 2 i 1 = c 2 i = f ( a i ) c 2 i 1 = c 2 i = f a i c_(2i-1)=c_(2i)=f(a_(i))c_{2 i-1}=c_{2 i}=f\left(a_{i}\right)c2i1=c2i=f(ai).
Considérons la suite
(7) c 2 c 1 , c 3 c 2 , , c 2 m c 2 m 1 . (7) c 2 c 1 , c 3 c 2 , , c 2 m c 2 m 1 . {:(7)c_(2)-c_(1)","c_(3)-c_(2)","dots","c_(2m)-c_(2m-1).:}\begin{equation*} c_{2}-c_{1}, c_{3}-c_{2}, \ldots, c_{2 m}-c_{2 m-1} . \tag{7} \end{equation*}(7)c2c1,c3c2,,c2mc2m1.
Dans cette suite nous convenons, comme d'habitude, que ( + ) u = u ( ) = ( + ) ( ) = + > 0 , ( ) u = u D ( + ) = ( ) ( + ) = < 0 ( + ) u = u ( ) = ( + ) ( ) = + > 0 , ( ) u = u D ( + ) = ( ) ( + ) = < 0 (+oo)--u=u-(-oo)=(+oo)-(-oo)=+oo > 0,(-oo)-u=u- vec(D)(+oo)=(-oo)-(+oo)=-oo < 0(+\infty)- -u=u-(-\infty)=(+\infty)-(-\infty)=+\infty>0,(-\infty)-u=u- \vec{D}(+\infty)=(-\infty)-(+\infty)=-\infty<0(+)u=u()=(+)()=+>0,()u=uD(+)=()(+)=<0 si u u uuu est un nombre fini. De plus, nous ferons les conventions ( + ) ( + ) = ( ) ( + ) ( + ) = ( ) (+oo)-(+oo)=(-oo)-(+\infty)-(+\infty)=(-\infty)-(+)(+)=() - ( ) = 0 ( ) = 0 -(-oo)=0-(-\infty)=0()=0. Alors chaque terme de la suite (7) est ou bien nul ou bien a un signe déterminé. La suite (7) peut être regardée comme la limite, pour ε 0 ε 0 epsi rarr0\varepsilon \rightarrow 0ε0, de la suite (6) correspondante à un e ε e ε e_(epsi)e_{\varepsilon}eε, en supprimant éventuellement certains termes nuls provénant du fait que certains E i E i E_(i)E_{i}Ei peuvent avoir un seul point. La suite (7) présente donc k k kkk variations.
De ce qui précéde il résulte donc que
Théorème 5. Le nombre des eariations de la suite (7), correspondante à la décomposition (5), est indépendant de cette décomposition. Si k k kkk est ce nombre, la fonction est d'ordre ( 0 k 0 k 0∣k0 \mid k0k ) sur E E EEE.
On peut établir l'invariance du nombre des variations de la suite (7), indépendamment de la définition, déjà donnée, de l'ordre d'une fonction. On a ainsi une nouvelle définition de l'ordre d'une fonction monotone par segments.
6. Nous allons étendre maintenant les résultats précédents au cas n > 0 n > 0 n > 0n>0n>0. Nous allons, tout d'abord, construire les suites es. dans ce cas. Pour celà précisons les points de es qui appartiennent à un E i E i E_(i)E_{i}Ei. Soit d'abord i 1 , m i 1 , m i!=1,mi \neq 1, mi1,m, donc E i E i E_(i)E_{i}Ei n'est ni le premier ni le dernier terme de la décomposition (5) de E E EEE pour la fonction f f fff, d'ordre n n nnn par segments. Si E i E i E_(i)E_{i}Ei a moins de 2 ( n + 1 ) 2 ( n + 1 ) 2(n+1)2(n+1)2(n+1) points tous ces points appartiennent à e ε e ε e_(epsi)e_{\varepsilon}eε. Si E i E i E_(i)E_{i}Ei a au moins 2 ( n + 1 ) 2 ( n + 1 ) 2(n+1)2(n+1)2(n+1) points il a en commun avec e ε e ε e_(epsi)e_{\varepsilon}eε exactement 2 ( n + 1 ) 2 ( n + 1 ) 2(n+1)2(n+1)2(n+1) points x i , x i , , x i ( n + 1 ) ; y i , y i , , y i ( n + 1 ) x i , x i , , x i ( n + 1 ) ; y i , y i , , y i ( n + 1 ) x_(i)^('),x_(i)^(''),dots,x_(i)^((n+1));y_(i)^('),y_(i)^(''),dots,y_(i)^((n+1))x_{i}^{\prime}, x_{i}^{\prime \prime}, \ldots, x_{i}^{(n+1)} ; y_{i}^{\prime}, y_{i}^{\prime \prime}, \ldots, y_{i}^{(n+1)}xi,xi,,xi(n+1);yi,yi,,yi(n+1). Convenons que x i < x i < < x i ( n + 1 ) y i > y i > > y i ( n + 1 ) x i < x i < < x i ( n + 1 ) y i > y i > > y i ( n + 1 ) x_(i)^(') < x_(i)^('') < dots < x_(i)^((n+1))*y_(i)^(') > y_(i)^('') > dots > y_(i)^((n+1))x_{i}^{\prime}<x_{i}^{\prime \prime}<\ldots<x_{i}^{(n+1)} \cdot y_{i}^{\prime}>y_{i}^{\prime \prime}>\ldots>y_{i}^{(n+1)}xi<xi<<xi(n+1)yi>yi>>yi(n+1). Si a a aaa n'appartient pas à E i E i E_(i)E_{i}Ei nous prenons x i u i < ε , x i x i < ε , , i x i ( n + 1 ) x i ( n ) < ε x i u i < ε , x i x i < ε , , i x i ( n + 1 ) x i ( n ) < ε x_(i)-u_(i) < epsi,x_(i)-x_(i) < epsi,dots,^(i)x_(i)^((n+1))-x_(i)^((n)) < epsix_{i}-u_{i}<\varepsilon, x_{i}-x_{i}<\varepsilon, \ldots,{ }^{i} x_{i}^{(n+1)}-x_{i}^{(n)}<\varepsilonxiui<ε,xixi<ε,,ixi(n+1)xi(n)<ε. Si a i ε E a i ε E a_(i)epsi Ea_{i} \varepsilon EaiεE, désignons par a i a i a_(i)a_{i}ai l'extrémité gauche de E a i E a i E-a_(i)E-a_{i}Eai, par a i a i a_(i)^('')a_{i}^{\prime \prime}ai l'extrémité gauche de E ( a + a i ) E a + a i E-(a+a_(i))E-\left(a+a_{i}\right)E(a+ai) et ainsi de suite. Le cas général est que a i , a i , , a i ( r 1 ) a i , a i , , a i ( r 1 ) a_(i),a_(i),dots,a_(i)^((r-1))a_{i}, a_{i}, \ldots, a_{i}^{(r-1)}ai,ai,,ai(r1) sont des points isolés de E i E i E_(i)E_{i}Ei et a i < a i < < a i ( r 1 ) < a i ( r ) = a i ( r + 1 ) = a i < a i < < a i ( r 1 ) < a i ( r ) = a i ( r + 1 ) = a_(i) < a_(i) < dots < a_(i)^((r-1)) < a_(i)^((r))=a_(i)^((r+1))=dotsa_{i}<a_{i}<\ldots<a_{i}^{(r-1)}<a_{i}^{(r)}=a_{i}^{(r+1)}=\ldotsai<ai<<ai(r1)<ai(r)=ai(r+1)= Alors deux cas peuvent se présenter: 1 a i ( r ) ε E i 1 a i ( r ) ε E i 1^(@)a_(i)^((r))epsiE_(i)1^{\circ} a_{i}^{(r)} \varepsilon E_{i}1ai(r)εEi et nous prenons x i = a i , x i = a i x i = a i , x i = a i x_(i)^(')=a_(i),x_(i)^('')=a_(i)^(')x_{i}^{\prime}=a_{i}, x_{i}^{\prime \prime}=a_{i}^{\prime}xi=ai,xi=ai ,.., x i ( r + 1 ) = u i ( r ) , x i ( r + 2 ) x i ( r + 1 ) < ε , x i ( r + 3 ) x i ( r + 2 ) < ε , x i ( r + 1 ) = u i ( r ) , x i ( r + 2 ) x i ( r + 1 ) < ε , x i ( r + 3 ) x i ( r + 2 ) < ε , x_(i)^((r+1))=u_(i)^((r)),x_(i)^((r+2))-x_(i)^((r+1)) < epsi,x_(i)^((r+3))-x_(i)^((r+2)) < epsi,dotsx_{i}^{(r+1)}=u_{i}^{(r)}, x_{i}^{(r+2)}-x_{i}^{(r+1)}<\varepsilon, x_{i}^{(r+3)}-x_{i}^{(r+2)}<\varepsilon, \ldotsxi(r+1)=ui(r),xi(r+2)xi(r+1)<ε,xi(r+3)xi(r+2)<ε,. a i ( n + 1 ) x i ( n ) < ε , 2 a i ( r ) a i ( n + 1 ) x i ( n ) < ε , 2 a i ( r ) a_(i)^((n+1))-x_(i)^((n)) < epsi,2^(@)a_(i)^((r))a_{i}^{(n+1)}-x_{i}^{(n)}<\varepsilon, 2^{\circ} a_{i}^{(r)}ai(n+1)xi(n)<ε,2ai(r) n'appartient pas i E i E i E_(i)E_{i}Ei et nous prenons alors x i = a i , x i = a i , , x i ( r ) = a i ( r 1 ) , x i ( r + 1 ) x i ( r ) < ε , x i ( r + 2 ) a i ( r + 1 ) < ε , , x i ( n + 1 ) x i ( n ) < ε .11 x i = a i , x i = a i , , x i ( r ) = a i ( r 1 ) , x i ( r + 1 ) x i ( r ) < ε , x i ( r + 2 ) a i ( r + 1 ) < ε , , x i ( n + 1 ) x i ( n ) < ε .11 x_(i)^(')=a_(i),x_(i)^('')=a_(i)^('),dots,x_(i)^((r))=a_(i)^((r-1)),x_(i)^((r+1))-x_(i)^((r)) < epsi,x_(i)^((r+2))-a_(i)^((r+1)) < epsi,dots,x_(i)^((n+1))-x_(i)^((n)) < epsi.11x_{i}^{\prime}=a_{i}, x_{i}^{\prime \prime}=a_{i}^{\prime}, \ldots, x_{i}^{(r)}=a_{i}^{(r-1)}, x_{i}^{(r+1)}-x_{i}^{(r)}<\varepsilon, x_{i}^{(r+2)}-a_{i}^{(r+1)}<\varepsilon , \ldots, x_{i}^{(n+1)}-x_{i}^{(n)}<\varepsilon .11xi=ai,xi=ai,,xi(r)=ai(r1),xi(r+1)xi(r)<ε,xi(r+2)ai(r+1)<ε,,xi(n+1)xi(n)<ε.11 se peut, bien entendu, que r n + 1 r n + 1 r >= n+1r \geq n+1rn+1, alors tous les points x i x i x_(i)x_{i}xi ont une position fixe. Les points y i , y i , , y i ( n + 1 ) y i , y i , , y i ( n + 1 ) y_(i)^('),y_(i)^(''),dots,y_(i)^((n+1))y_{i}^{\prime}, y_{i}^{\prime \prime}, \ldots, y_{i}^{(n+1)}yi,yi,,yi(n+1) sont distribués de la même manière au voisinage de l'extrémité b i b i b_(i)b_{i}bi. Il reste à préciser les points de e ε e ε e_(epsi)e_{\varepsilon}eε appartenant à E 1 E 1 E_(1)E_{1}E1 et à E m E m E_(m)E_{m}Em. Si E 1 E 1 E_(1)E_{1}E1 a moins de n + 2 n + 2 n+2n+2n+2 points tous ces points appartiennent à e ε e ε e_(epsi)e_{\varepsilon}eε. Si E 1 E 1 E_(1)E_{1}E1 a au moins n + 2 n + 2 n+2n+2n+2 points il a en commun avec e ε e ε e_(epsi)e_{\varepsilon}eε exactement n + 2 n + 2 n+2n+2n+2 points x 1 , y 1 , y 1 , , y 1 ( n + 1 ) x 1 , y 1 , y 1 , , y 1 ( n + 1 ) x_(1)^('),y_(1)^('),y_(1)^(''),dots,y_(1)^((n+1))x_{1}^{\prime}, y_{1}^{\prime}, y_{1}^{\prime \prime}, \ldots, y_{1}^{(n+1)}x1,y1,y1,,y1(n+1), où les n + 1 n + 1 n+1n+1n+1 derniers points sont distribués dans le voisinage de b 1 b 1 b_(1)b_{1}b1 comme plus haut. Le point x 1 x 1 x_(1)^(')x_{1}^{\prime}x1 coincide avec a 1 a 1 a_(1)a_{1}a1 si a 1 ε E a 1 ε E a_(1)epsi Ea_{1} \varepsilon Ea1εE et on a x 1 a 1 < ε x 1 a 1 < ε x_(1)^(')-a_(1) < epsix_{1}^{\prime}-a_{1}<\varepsilonx1a1<ε si a 1 a 1 a_(1)a_{1}a1 n'appartient pas à E 1 E 1 E_(1)E_{1}E1. Lorsque a 1 = a 1 = a_(1)=-ooa_{1}=-\inftya1= nous prenons x 1 x 1 x_(1)^(')x_{1}^{\prime}x1 tel que x 1 < 1 x 1 < 1 x_(1)^(') < -^(1)x_{1}^{\prime}<-{ }^{1}x1<1
Il en est exactement de mème pour E m E m E_(m)E_{m}Em, sauf qu'ici nous aurons n + 1 n + 1 n+1n+1n+1 points dans le voisinage de a m a m a_(m)a_{m}am et un point dans le voisinage de b m b m b_(m)b_{m}bm.
De cette façon l'ensemble es est parfaitement caractérisé. Si le nombre positif ε ε epsi\varepsilonε est assez petit, on a x i ( n + 1 ) < y i ( n + 1 ) , i = 2 , 3 , x i ( n + 1 ) < y i ( n + 1 ) , i = 2 , 3 , x_(i)^((n+1)) < y_(i)^((n+1)),i=2,3,dotsx_{i}^{(n+1)}<y_{i}^{(n+1)}, i=2,3, \ldotsxi(n+1)<yi(n+1),i=2,3,, m 1 , x 1 < y 1 ( n + 1 ) , x m ( n + 1 ) < y m m 1 , x 1 < y 1 ( n + 1 ) , x m ( n + 1 ) < y m m-1,x_(1) < y_(1)^((n+1)),x_(m)^((n+1)) < y_(m)m-1, x_{1}<y_{1}^{(n+1)}, x_{m}^{(n+1)}<y_{m}m1,x1<y1(n+1),xm(n+1)<ym. Il peut encore arriver que ε ε ^(')epsi{ }^{\prime} \varepsilonε soit
complètement déterminé. C'est ce qui arrive, par exemple, si E E EEE est fini et ε ε epsi\varepsilonε est suffisamment petit. En général, les points de e ε e ε e_(epsi)e_{\varepsilon}eε sont les uns fixes et les autres variables en décroissant vers ai ou en croissant vers b i b i b_(i)b_{i}bi.
Nous avons encore le
Théorème 6. Il existe un nombre positif ε 1 ε 1 epsi_(1)\varepsilon_{1}ε1, tel que, pour ε < ε 1 ε < ε 1 epsi < epsi_(1)\varepsilon<\varepsilon_{1}ε<ε1, la suite d n + 1 d n + 1 d_(n+1)d_{n+1}dn+1 de e ε ε epsi\varepsilonε présente le même nombre k k kkk de pariations.
Nous allons suivre ici, pour la démonstration, une voie un peu différente de celle dans le cas n = 0 n = 0 n=0n=0n=0. La fonction étant d'ordre n n nnn par segments, le nombre des variations de la suite d n + 1 d n + 1 d_(n+1)d_{n+1}dn+1 d'une suite e e eee a un maximum, autrement dit la fonction est d'un certain ordre ( n k ) ( n k ) (n∣k)(n \mid k)(nk). Soit e e eee une suite maximisante et e i e i e_(i)e_{i}ei la partie de e e eee appartenant à E i E i E_(i)E_{i}Ei. Considérons alors une suite e ε e ε e_(epsi)e_{\varepsilon}eε. Si ε > 0 ε > 0 epsi > 0\varepsilon>0ε>0 est assez petit tous les points de e i e i e_(i)e_{i}ei qui n'appartiennent pas à e ε e ε e_(epsi)e_{\varepsilon}eε sont dans l'intervalle ( x i ( n + 1 ) , y i ( n + 1 ) ) [ x i ( n + 1 ) , y i ( n + 1 ) (x_(i)^((n+1)),y_(i)^((n+1)))[:}\left(x_{i}^{(n+1)}, y_{i}^{(n+1)}\right)\left[\right.(xi(n+1),yi(n+1))[ ou ( x i , y i ( n + 1 ) ) x i , y i ( n + 1 ) (x_(i)^('),y_(i)^((n+1)))\left(x_{i}^{\prime}, y_{i}^{(n+1)}\right)(xi,yi(n+1)) si i = 1 , ( x m ( n + 1 ) , y m ) i = 1 , x m ( n + 1 ) , y m i=1,(x_(m)^((n+1)),y_(m)^('))i=1,\left(x_{m}^{(n+1)}, y_{m}^{\prime}\right)i=1,(xm(n+1),ym) si i = m ] i = m {:i=m]\left.i=m\right]i=m]. Il en résulte que les suites d n + 1 d n + 1 d_(n+1)d_{n+1}dn+1 de e ε e ε e_(epsi)e_{\varepsilon}eε et de la réunion e e e^(**)e^{*}e de e e eee et e ε e ε e_(epsi)e_{\varepsilon}eε présentent le même nombre de variations. Mais e étant maximisante, e e e^(**)e^{*}e est aussi maximisante, donc la suite d n + 1 d n + 1 d_(n+1)d_{n+1}dn+1 de e ε e ε e_(epsi)e_{\varepsilon}eε présente k k kkk variations et le théorème est démontré.
On peut énoncer la propriété précédente aussi sous la forme suivante:
Théorème 7. Si ε > 0 ε > 0 epsi > 0\varepsilon>0ε>0 tend vers zéro, le nombre des variations de la suite d n + 1 d n + 1 d_(n+1)d_{n+1}dn+1 de e ε e ε e_(epsi)e_{\varepsilon}eε tend vers une limite. Si k k kkk est cette limite, la fonction est d'ordre ( n k n k n∣kn \mid knk ) sur E E EEE.
Soit e ε = { x 1 , x 2 , , x r } e ε = x 1 , x 2 , , x r e_(epsi)={x_(1),x_(2),dots,x_(r)}e_{\varepsilon}=\left\{x_{1}, x_{2}, \ldots, x_{r}\right\}eε={x1,x2,,xr}. La suite d n + 1 d n + 1 d_(n+1)d_{n+1}dn+1 de e ε e ε e_(epsi)e_{\varepsilon}eε peut être remplaçée par la suite
Δ n 2 ( f ) Δ n 1 ( f ) , Δ n 3 ( f ) Δ n 2 ( f ) , , Δ n r n ( f ) Δ n r n 1 ( f ) . Δ n 2 ( f ) Δ n 1 ( f ) , Δ n 3 ( f ) Δ n 2 ( f ) , , Δ n r n ( f ) Δ n r n 1 ( f ) . Delta_(n)^(2)(f)-Delta_(n)^(1)(f),Delta_(n)^(3)(f)-Delta_(n)^(2)(f),dots,Delta_(n)^(r-n)(f)-Delta_(n)^(r-n-1)(f).\Delta_{n}^{2}(f)-\Delta_{n}^{1}(f), \Delta_{n}^{3}(f)-\Delta_{n}^{2}(f), \ldots, \Delta_{n}^{r-n}(f)-\Delta_{n}^{r-n-1}(f) .Δn2(f)Δn1(f),Δn3(f)Δn2(f),,Δnrn(f)Δnrn1(f).
Donc si ε 0 ε 0 epsi rarr0\varepsilon \rightarrow 0ε0, le nombre des variations de cette suite tend vers k k kkk.
On peut encore introduire une suite analogue à (7), en utilisant les dérivées jusqu'à l'ordre n n nnn des fonctions d'ordre n n nnn et les limites de ces dérivées lorsqu'on s'approche d'une extrémité a i a i a_(i)a_{i}ai ou b i b i b_(i)b_{i}bi et qui existent toujours au sens propre ou impropre. Nous laissons de côté cette généralisation.

  1. 1 ) 1 ) ^(1)){ }^{1)}1) Cette note a été sous presse dans le Bulletin de la Faculté des Sciences de Cernăuți en Juin 1940. Ayant réussi a retrouver le manuscrit je le publie maintenant sans modifications.
    2 2 ^(2){ }^{2}2 ) Bulletin de la Sec. Sci. de l'Acad. Roumaine t. 22.
    2 2 ^(2){ }^{2}2 Disquisitiones Mathematicae et Physicae, 1, 35-42, 1940.
1942

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