Exercice 11-11
Soit \(f:I\to\mathbb{R}\), où \(I\) est un intervalle ouvert. Montrer que s'il existe une constante \(\alpha>1\) telle que \[ |f(x)-f(y)|\leqslant |x-y|^\alpha\qquad \forall x,y\in I\,, \] alors \(f\) est une constante.

... pour calculer la dérivée de \(f\) en un point \(x_0\).

Si \(x\neq x_0\), on peut majorer \[ \left| \frac{f(x)-f(x_0)}{x-x_0} \right|\leqslant \cdots \] Et donc, lorsque \(x\to x_0\), ...

Fixons un \(x_0\in I\) quelconque. Par la propriété, on a que pour tout \(x\in I\), \(x\neq x_0\), \[ \Bigl|\frac{f(x)-f(x_0)}{x-x_0}\Bigr| \leqslant \frac{|x-x_0|^\alpha}{|x-x_0|} =|x-x_0|^{\alpha-1} \] Prenons la limite \(x\to x_0\). Puisque \(\alpha-1>0\), on a que \(|x-x_0|^{\alpha-1}\to 0\), et donc \[ \lim_{x\to x_0} \Bigl|\frac{f(x)-f(x_0)}{x-x_0}\Bigr| =0\,. \] Ceci montre que \(f'(x_0)\) existe et vaut zéro, quel que soit \(x_0\) dans l'intervalle \(I\).

Par un résultat vu au cours (Conséquence 2), ceci implique que \(f\) est une fonction constante.