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Niveau Maths sup
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Dérivée n-ième de f(x)=ln(x)/x

Posté par
neon29
24-01-10 à 17:51

Bonsoir,

Je dois calculer la dérivée n-ième de f(x)=ln(x)/x. Je compte utiliser la formule de la dérivée n-ième d'un produit de Leibniz donc je pose u(x)=ln(x) et v(x)=1/x.

J'ai conjecturé et démontré que:

v(k)=(-1)k+1*(k-1)!/xk mais pour le u(x) j'obtiens les mêmes termes à un décalage près et le ln(x) j'ai essayé de le considérer comme de 1 à x de 1/t dt mais je vois pas trop en quoi çà peut m'aider.

Merci de votre aide.

Posté par
MatheuxMatou
re : Dérivée n-ième de f(x)=ln(x)/x 24-01-10 à 17:55

bonjour

écris ta formule de Leibniz proprement en isalant ensuite le terme où le "ln" n'est pas dérivé et cela devrait te donner quelque chose

Posté par
neon29
re : Dérivée n-ième de f(x)=ln(x)/x 24-01-10 à 17:55

En fait je rectifie v(k)(x)= (-1)kk!/xk+1

Posté par
neon29
re : Dérivée n-ième de f(x)=ln(x)/x 24-01-10 à 18:00

Bah j'écris que:

f(n)(x)=(k=0 à n)(k parmi n) [lnx](k)*[1/x](n-k)

Posté par
neon29
re : Dérivée n-ième de f(x)=ln(x)/x 24-01-10 à 18:02

Le terme lnx sera multiplié par (-1)nn!/xn+1

Posté par
MatheuxMatou
re : Dérivée n-ième de f(x)=ln(x)/x 24-01-10 à 18:02

isole de ta somme le cas "k=0" et dans le reste, remplace par les expressions des dérivées (k) et (n-k)

Posté par
neon29
re : Dérivée n-ième de f(x)=ln(x)/x 24-01-10 à 18:09

Si je comprends bien j'écris:

f(n)(x)=lnx(-1)nn!/xn+1+ (k=1 à n)(k parmi n)[lnx](k)[1/x]n-k

Et à l'intérieur de la somme je remplace par les deux conjectures trouvées?

Posté par
MatheuxMatou
re : Dérivée n-ième de f(x)=ln(x)/x 24-01-10 à 18:13

tes conjectures se démontrent aisément par récurrence... en plus l'une est l'autre décalée d'un cran...

écris moi déjà tes conjectures

Posté par
neon29
re : Dérivée n-ième de f(x)=ln(x)/x 24-01-10 à 18:16

Pour k1

J'ai:

lnx(k)=(-1)kk!/xk+1 et
[1/x]k)= (-1)k-1(k-1)!/xk

Posté par
MatheuxMatou
re : Dérivée n-ième de f(x)=ln(x)/x 24-01-10 à 18:24

toutes les deux fausses !

Posté par
neon29
re : Dérivée n-ième de f(x)=ln(x)/x 24-01-10 à 18:35

Pour k1

J'ai:

[1/x](k)=(-1)kk!/xk+1 et
[lnx](k)= (-1)k-1(k-1)!/xk

J'avais inversé les deux

Posté par
MatheuxMatou
re : Dérivée n-ième de f(x)=ln(x)/x 24-01-10 à 18:37

maintenant remplace dans ta grande formule et simplifie moi tout ça

Posté par
neon29
re : Dérivée n-ième de f(x)=ln(x)/x 24-01-10 à 18:40

En fait c'est à partir de là que je galère un peu jusqu'à cet exo on avait tours fait des dérivées n-ièmes de la formes P(x)f(x) avec P(x) polynomes donc au bout d'un certain d'ordre on pouvait s'arrêter...

Posté par
MatheuxMatou
re : Dérivée n-ième de f(x)=ln(x)/x 24-01-10 à 18:45

prends une feuille vierge et écris gros ! remplace et simplifie dans ta formule écrite à 18:09

Posté par
neon29
re : Dérivée n-ième de f(x)=ln(x)/x 24-01-10 à 18:55

J'arrive à :

(k=1 à 0)(k parmi n) (-1)n-1k!(n-k-1)!/xn+1

Posté par
MatheuxMatou
re : Dérivée n-ième de f(x)=ln(x)/x 24-01-10 à 18:58

sans oublier le terme avec "ln" devant... et avec un indice k allant de 1 à n (et pas 0)

je ne suis pas d'accord

c'est (k-1)! et (n-k)! en haut dans la somme

remplace la combinaison et simplifie

Posté par
neon29
re : Dérivée n-ième de f(x)=ln(x)/x 24-01-10 à 19:07

Bah je trouve:

(k=1 à n)(k parmi n) (k-1)!(n-k)!/x2k+n+1)

Je prends une des deux deux conjectures en gardant le k que je multiplie par la deuxième en remplacant k par n-k

Posté par
neon29
re : Dérivée n-ième de f(x)=ln(x)/x 24-01-10 à 19:08

Rectification, c'est bien xn+1 au dénominateur donc c'est bon mais je suppose que j'ai pas totalement répondu à la question

Posté par
MatheuxMatou
re : Dérivée n-ième de f(x)=ln(x)/x 24-01-10 à 19:08

cette fois la puissance de x est fausse et il manque une puissance de (-1)

recommence

Posté par
MatheuxMatou
re : Dérivée n-ième de f(x)=ln(x)/x 24-01-10 à 19:09

réécrit ta somme correctement s'il te plait

Posté par
neon29
re : Dérivée n-ième de f(x)=ln(x)/x 24-01-10 à 19:16

Ah ouai je réécris çà tout de suite:

[lnx/x](n)= lnx(-1)nn!/xn+1 + (k=1 à n)(k parmi n)(-1)n-1(k-1)!(n-k)!/xn+1

Posté par
MatheuxMatou
re : Dérivée n-ième de f(x)=ln(x)/x 24-01-10 à 19:17

et détaille ta combinaison pour simplifier au maximum...

bref... je vais quiter donc je te donne le résultat auquel je suis parvenu (sauf erreur de ma part bien sûr) :

3$(-1)^n.\frac{n!}{x^{n+1}}\[ ln(x) - \sum_{k=1}^{k=n}\frac{1}{k} \]

Posté par
neon29
re : Dérivée n-ième de f(x)=ln(x)/x 24-01-10 à 19:34

Je suis arrivé au résultat merci de ton aide

Posté par
MatheuxMatou
re : Dérivée n-ième de f(x)=ln(x)/x 25-01-10 à 08:23

pas de quoi, ce fut un plaisir

mm



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