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Algorithme de Babone


premièreAlgorithme de Babone

#msg1878456 Posté le 18-05-08 à 01:15
Posté par ProfilMariano Mariano

Bonsoir à tous, j'ai vraiment besoin d'aide avec ce DM je ne réussit même pas la première question...
Merci en avance:

1)On considère la fonction f définie sur]0 ; +infini [par f(x)= (1/2) (x+(2/x))
a) étudier le sens de variation de f.
b) Etudier les limites de f aux bornes de son ensemble de définition et montrer que la courbe représentative Cf de f admet une asymptote oblique ∆.
c) Représenter graphiquement Cf et ∆. Préciser les coordonnées du point d'intersection de Cf et de ∆.
2) On définit une suite (un) par : U0 =1 et Un+1=f(Un)
a) Représenter graphiquement les premiers termes de la suite (un) sur le dessin de la question 1)c)
b) Conjecturer alors le comportement de (Un) : sens de variation et limite.
3)a) Calculer U1, U2, U3 et U4 sous forme fractionnaire
b) Vérifier, à l'aide de la calculatrice, les inégalités suivantes U0<2<u4<u3<u2<u1
4) Le but de cette question esr de délimiter la limite de la suite (un)
a) Montrer que pour tout x>0 f(x) - √2 = ((x-√2)²)/ (2x))
b) En admettant que tous les termes de la suite (un) vérifient l'inégalité Un  1, en déduire que, pour tout entier n  1 : |Un - √2|  (1/2) = (Un-1 - √2)²)
c) En déduire finalement que |u0 - √2|  1/(2^(1+2+2²+…-(2^n-1)) * ((u0 - √2)^(2n))
d) En remarquant que |u0 - √2|  ½ en déduire que |u0 - √2|  ((1/2)^(2^(n+1)-1))
e) Montrer que, pour tout entier n, 2^(n+1)  n+1 (inégalité de Bernouilli)
En déduire la limite de ((1/2)^(2^(n-1)-1)), puis celle de (Un)
5) A l'aide de la calculatrice, déterminer le plus petit entier n tel que 0,5^(2^(n+1) - 1)  10^(-100)
En déduire que U8  √2 à 10^(-100) près
re : Algorithme de Babone#msg1878487 Posté le 18-05-08 à 08:50
Posté par ProfilMarcel Marcel

Bonjour,

f(x) = (1/2)[x+(2/x)]
Df = ]0;+∞[

1)
f est dérivable sur ]0;+∞[ comme somme de telles fonctions
f'(x) = (1/2)[1-(2/x²)] = (1/2)(x²-2)/x² = (x-√2)(x+√2)/(2x²) est du signe de x-√2 sur ]0;+∞[
Donc f' est strictement négative sur ]0;√2[, nulle en √2 et strictement positive sur ]√2;+∞[
Donc f est strictement décroissante sur ]0;√2] et strictement croissante sur [√2;+∞[

lim 0+ f = +∞
f(√2) = √2
lim +∞ f = +∞

f(x) - (1/2)x = (1/2)[x+(2/x)] - (1/2)x = (1/2)(2/x) = 1/x tend vers 0 quand x tend vers +∞
Donc la droite Δ d'équation y = (1/2)x est asymptote oblique à Cf au voisinage de +∞

f(x) - (1/2)x = 1/x ≠ 0 pour tout x ]0;+∞[
Donc Cf et Δ n'ont pas de point d'intersection
re : Algorithme de Babone#msg1878509 Posté le 18-05-08 à 09:20
Posté par ProfilMarcel Marcel

3a)
U0 = 1
U1 = f(U0= f(1) = 3/2
U2 = f(U1= f(3/2) = 17/12
U3 = f(U2= f(17/12) = 577/408
U4 = f(U3= f(577/408) = ...

3b)
U0 = 1
U1 = 1,5000000
U2 ≈ 1,4166667
U3 ≈ 1,4142157
U4 ≈ 1,4142136

On a bien U0 = 1 < U4 < U3 < U2 < U1
re : Algorithme de Babone#msg1878528 Posté le 18-05-08 à 09:48
Posté par ProfilMarcel Marcel

Pour la 3, je reprends :

3a)
U0 = 1
U1 = f(U0) = f(1) = 3/2
U2 = f(U1) = f(3/2) = 17/12
U3 = f(U2) = f(17/12) = 577/408
U4 = f(U3) = f(577/408) = 665857/470832

3b)
U0 = 1
U1 = 1,5000000000000000
U2 ≈ 1,4166666666666667
U3 ≈ 1,4142156862745098
U4 ≈ 1,4142135623746899

√2 ≈ 1,4142135623730950

On a bien U0 < √2 < U4 < U3 < U2 < U1
re : Algorithme de Babone#msg1878550 Posté le 18-05-08 à 10:11
Posté par ProfilMarcel Marcel

Pour le graphique (questions 1c et partiellement 2a), voir celui fait par philoux sur ce post
re : Algorithme de Babone#msg1878613 Posté le 18-05-08 à 10:43
Posté par ProfilMarcel Marcel

Citation :

4) Le but de cette question esr de délimiter la limite de la suite (un)
a) Montrer que pour tout x>0 f(x) - √2 = ((x-√2)²)/ (2x))
b) En admettant que tous les termes de la suite (un) vérifient l'inégalité Un  1, en déduire que, pour tout entier n  1 : |Un - √2|  (1/2) = (Un-1 - √2)²)
c) En déduire finalement que |u0 - √2|  1/(2^(1+2+2²+…-(2^n-1)) * ((u0 - √2)^(2n))
d) En remarquant que |u0 - √2|  ½ en déduire que |u0 - √2|  ((1/2)^(2^(n+1)-1))
e) Montrer que, pour tout entier n, 2^(n+1)  n+1 (inégalité de Bernouilli)
En déduire la limite de ((1/2)^(2^(n-1)-1)), puis celle de (Un)
5) A l'aide de la calculatrice, déterminer le plus petit entier n tel que 0,5^(2^(n+1) - 1)  10^(-100)
En déduire que U8  √2 à 10^(-100) près


La rédaction de l'énoncé laisse à désirer ...
Corrigeons un peu :

Citation :

4)
Le but de cette question est de déterminer la limite de la suite U
a)
Montrer que pour tout x > 0 : f(x)-√2 = (x-√2)²/(2x)
b)
En admettant que tous les termes de la suite U vérifient l'inégalité Un ≥ 1, en déduire que, pour tout entier n ≥ 1 : |Un-√2| ≤ (1/2)(Un-1-√2)²
c)
En déduire finalement que |Un-√2| ≤ [1/2^(1+2+2²+…+2n-1)].[(U0-√2)^(2n)]
d)
En remarquant que |U0-√2| ≤ 1/2, en déduire que |Un-√2| ≤ (1/2)^(2n+1-1)
e)
Montrer que, pour tout entier n, 2n+1 > n+1 (inégalité de Bernoulli)
En déduire la limite de (1/2)^(2n+1-1), puis celle de U

5)
A l'aide de la calculatrice, déterminer le plus petit entier n tel que (1/2)^(2n+1-1) < 10-100
En déduire que U8 ≈ √2 à 10-100 près


Enoncé à confirmer ...
re : Algorithme de Babone#msg1878650 Posté le 18-05-08 à 10:58
Posté par ProfilMarcel Marcel

Au passage, c'est l'algorithme de Babylone, pas de Babone ...
re : Algorithme de Babone#msg1882342 Posté le 19-05-08 à 20:03
Posté par ProfilMarcel Marcel

Alors, où en es-tu ?
re : Algorithme de Babone#msg1884108 Posté le 21-05-08 à 00:51
Posté par ProfilMariano Mariano

Merci beaucoup Marcel de ton aide, je me suis aussi adressé à l'autre forum mais malheureusement je bloque à la question 4)
Cependant j'ai trouvé une astuce pour la 4)b) c'est en multipliant les termes puis en simplifiant... j'attend ta réponse! Merci à nouveau
re : Algorithme de Babone#msg1884124 Posté le 21-05-08 à 02:30
Posté par ProfilMariano Mariano

Bonsoir, je suis ravi de t'informer que maintenant je bloque à la question 4)c) j'ai réussi à démontrer que  f(x) - √2 = ((x-√2)²)/ (2x)) c'était juste en replacant f(x) par sa valeur et en simplifiant ... j'ai aussi réussi à démontrer l'inégalité de la question 4)b) en remplacant Un-√2 par la valeur de la question précédente puis pour la c( je crois pouvoir la résoudre en multipliant tous les termes tout en mettant |un- √2|² et donc, pour le premier terme |Un-1 -√2| ≤ (1/2)² (un-2 -√2)^4 et ainsi de suite, le problème c'est que je ne suis pas sûr de la puissance de  (1/2) et de (u0 - √2) pour |u1 - √2|² ≤ (1/2)^... (u0 - √2) ^... et ensuite je ne sais pas comment passer de |Un - √2|² à |Un - √2| sans mettre une grande racine sur la deuxième partie de l'inéquation...
re : Algorithme de Babone#msg1884125 Posté le 21-05-08 à 02:30
Posté par ProfilMariano Mariano

re : Algorithme de Babone#msg1884133 Posté le 21-05-08 à 07:35
Posté par Profilmikayaou mikayaou

f(x)-√2 = (x-√2)²/(2x) => Un - V2 = (Un-1-V2)²/2Un-1 = ( (Un-1-V2)²/2 )*(1/Un-1)

comme Un-1 >= 1 alors 1/Un-1 <= 1 et Un - V2 = ( (Un-1-V2)/2 )²*(1/Un-1) <= ( (Un-1-V2)²/2 )

Un - V2 <= (Un-1-V2)²/2

sauf erreur comme pour x>=1, f(x) > V2 et la valeur absolue n'est pas obligatoire; seul le cas n=0 fait que Uo - V2 est négatif, mais plus après

Attention, je ne suis peut être pas suffisamment rigoureux : un vrai prof peut sûrement corriger et être plus "académique"

re : Algorithme de Babone#msg1885984 Posté le 22-05-08 à 03:46
Posté par ProfilMariano Mariano

Oui, cela est vrai, merci beaucoup mikayaou mais en rélité je suis bloqué dans la question 4)c):
c)
En déduire finalement que |Un-√2| ≤ [1/(2^(1+2+2²+…+(2^(n-1))*[(U0-√2)^(2n)]
mais, (CITATION je crois pouvoir la résoudre en multipliant tous les termes tout en mettant |un- √2|² et donc, pour le premier terme |Un-1 -√2| ≤ (1/2)² (un-2 -√2)^4 et ainsi de suite, le problème c'est que je ne suis pas sûr de la puissance de  (1/2) et de (u0 - √2) pour |u1 - √2|² ≤ (1/2)^... (u0 - √2) ^... et ensuite je ne sais pas comment passer de |Un - √2|² à |Un - √2| sans mettre une grande racine sur la deuxième partie de l'inéquation...
re : Algorithme de Babone#msg1886001 Posté le 22-05-08 à 08:33
Posté par Profilmikayaou mikayaou

salut Mariano

En fait, j'ai dit une bêtise car Un oscille autour de V2 et la valeur absolue se justifie pleinement...

je te mets la courbe de la suite U obtenue avec le grapheur gratuit Sine Qua Non :



re : Algorithme de Babone#msg1889862 Posté le 25-05-08 à 00:24
Posté par ProfilMariano Mariano

Merci mkayaou, j'aimerais bien savoir si quelqu'un pourrait m'aider avec la question 4)b)... Merci
re : Algorithme de Babone#msg1889944 Posté le 25-05-08 à 10:08
Posté par ProfilMarcel Marcel

On ne sait plus très bien où tu es bloqué

4a)
f(x)-√2 = (1/2)[x+(2/x)]-√2 = (x+2-2x√2)/(2x) = (x-2x√2+2)/(2x) = (x-√2)²/(2x)

4b)
|Un-√2| = |f(Un-1)-√2| = |(Un-1-√2)²/(2Un-1)| (d'après la question 4a)
Or, Un-1 ≥ 1 2Un-1 ≥ 2 0 < 1/(2Un-1) ≤ 1/2 1/|2Un-1| ≤ 1/2
Donc |Un-√2| = |(Un-1-√2)²/(2Un-1)| = (Un-1-√2)²/|2Un-1| ≤ (1/2)(Un-1-√2)²

4c)
Faire une démonstration par récurrence (en utilisant, pour l'hérédité, l'inégalité trouvée à la question 4b) ...

4d)
D'une part, si |U0-√2| ≤ 1/2 alors |U0-√2|^(2n) ≤ (1/2)^(2n)
D'autre part, 1+2+2²+…+2n-1 = (2n-1)/(2-1) = 2n-1 (c'est la somme d'une série géométrique), donc (1/2)^[1+2+2²+…+2n-1] = (1/2)^[2n-1]
Donc (d'après la question 4c) : |Un-√2| ≤ [(1/2)^(1+2+2²+…+2n-1)].[(U0-√2)^(2n)] ≤ (1/2)^[2n-1].(1/2)^(2n) = (1/2)^[2*2n-1] = (1/2)^[2n+1-1]

4e)
Faire une démonstration par récurrence pour démontrer l'inégalité de Bernoulli ...
re : Algorithme de Babone#msg1893284 Posté le 26-05-08 à 21:03
Posté par ProfilMariano Mariano

Merci Marcel, en réalité je suis bloqué dans la question 4)b) et en fait j'ai essayé par récurrence mais je n'arrive pas à la résoudre...
Citation: "je crois pouvoir résoudre la question 4)c) en multipliant tous les termes tout en mettant |un- √2|² et donc, pour le premier terme |Un-1 -√2| ≤ (1/2)² (un-2 -√2)^4 et ainsi de suite, le problème c'est que je ne suis pas sûr de la puissance de  (1/2) et de (u0 - √2) pour |u1 - √2|² ≤ (1/2)^... (u0 - √2) ^... et ensuite je ne sais pas comment passer de |Un - √2|² à |Un - √2| sans mettre une grande racine sur la deuxième partie de l'inéquation..."
H.E.L.P!
re : Algorithme de Babone#msg1893381 Posté le 26-05-08 à 21:41
Posté par ProfilMarcel Marcel

Donc c'est la 4c qui pose problème (et non la 4b ...)

4c)
Montrons par récurrence que |Un-√2| ≤ [(1/2)^(1+2+2²+…+2n-1)].[(U0-√2)^(2n)] pour tout n N :

Vrai au rang 0 (car ...)

Si Vrai au rang n
Alors |Un-√2| ≤ [(1/2)^(1+2+2²+…+2n-1)].[(U0-√2)^(2n)]
Alors |Un+1-√2| ≤ (1/2)(Un-√2)² ≤ (1/2).[[(1/2)^(1+2+2²+…+2n-1)].[(U0-√2)^(2n)]]2
= (1/2).[(1/2)^(1+2+2²+…+2n-1)]2.[(U0-√2)^(2n)]2
= [(1/2)^1].[(1/2)^(2+2²+2³+…+2n)].[(U0-√2)^(2n+1)]
= [(1/2)^(1+2+2²+2³+…+2n)].[(U0-√2)^(2n+1)]
Alors Vrai au rang n+1
re : Algorithme de Babone#msg1910191 Posté le 11-06-08 à 03:45
Posté par ProfilMariano Mariano

Merci beaucoupppp ca m'a vraiment aidé

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