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On va proposer trois démonstrations possibles de l’exercice classique suivant : soit ff une application de classe C1C^1 de R{\Rr} dans lui-même, telle que ∣f′(x)∣≤k|f'(x)|\leq k pour tout xx réel, où k∈]0,1[k\in ]0,1[. Alors FF définie par F(x,y)=(x+f(y),y+f(x))F(x,y)=(x+f(y),y+f(x)) est un difféomorphisme de classe C1C^1 de R2{\Rr}^2 sur lui-même.

1

Remarquer que FF est injective et F′(x,y)∈F'(x,y)\in Isom(R2,R2{\Rr}^2,{\Rr}^2) pour tout (x,y)(x,y).

Reste à établir la surjection.

2

1ère méthode : Montrer que FF est propre (lim⁡∣∣F(x,y)∣∣=+∞\lim ||F(x,y)||=+\infty quand ∣∣(x,y)∣∣→+∞||(x,y)||\to+\infty) et que si (a,b)∈R2(a,b)\in{\Rr}^2, la fonction g(x,y)=∣∣F(x,y)−(a,b)∣∣2g(x,y)=||F(x,y)-(a,b)||^2 est différentiable et atteint sa borne inférieure en un point annulant g′(x,y)g'(x,y); conclure.

3

2ème méthode : Montrer que F(R2)F({\Rr}^2) est à la fois ouverte et fermée. Conclure.

4

3ème méthode : Si (a,b)∈R2(a,b)\in{\Rr}^2, appliquer le théorème du point fixe à l’application ϕ(x,y)=(a−f(y),b−f(x))\phi(x,y)=(a-f(y),b-f(x)); conclure.

Exercice gfii

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