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Niveau Licence Maths 1e ann
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Développements limités d'ordres 0 et 1

Posté par
manubac
19-12-11 à 00:22

Bonjour,

En lisant mon cours d'analyse, il y a un résultat du cours que je n'ai pas compris. Du moins sa démonstration. Est-il possible de démontrer les équivalences suivantes ou du moins expliquer pourquoi elles sont des résultats évidents ?

Les voici :

Soit I un intervalle non vide, non réduit à un point.
Soit a un élément ou une borne réelle de I.
Soit f une application définie sur I ou I*=I\{a}.

f admet un développement limité d'ordre 0 en a f admet une limite en a   (1)

f admet un développement limité d'ordre 1 en a f est dérivable en a  (2)

Par la même occasion, j'aimerais savoir pourquoi I ne doit pas être réduit à un point. (Et pourquoi n'interdit-on pas I pour 2 points ?)

Merci d'avance

Posté par
carpediem
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 00:41

salut

à quoi ça sert de parler d'une fonction définie en un point ?

f admet un dl d'ordre 1 en a <==> f(x) = L + o(1)  où o(1) désigne une fonction de limite nulle quand x tend vers a  (et x a éventuellement)

donc f admet une limite en a

si a est fini on peut alors prolonger par continuité f en a en posant f(a) = L


f admet un dl d'ordre 1 en a <==> f(x) = L + d(x - a) + (x - a)o(1)

donc tout d'abord f est continue en a

et ensuite [f(x) - L]/(x - a) = d + o(1)

donc en passant à la limite f'(a) = d ....

Posté par
manubac
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 00:54

Citation :
f admet un dl d'ordre 1 en a <==> f(x) = L + o(1)  où o(1) désigne une fonction de limite nulle quand x tend vers a  (et x a éventuellement)

donc f admet une limite en a


Je ne comprends pas de quoi cela découle

Est-ce que f admet une limite en a lim(xa)f(x) ?

Posté par
manubac
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 00:57

évidemment que non je suppose, car la limite peut être finie comme infinie.

Posté par
carpediem
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 11:06

pour parler de dl en a il faut une limite finie ...

un dl est simplement écrire f comme une combinaison linéaire des fonctions x --> xn avec n entier naturel augmenté d'un reste o(1) vérifiant ....

l'ordre du dl est simplement le degré du polynome combinaison linéaire des fonctions puissances ...

si L =

f s'écrit comme combinaison linéaire des fonctions x --> (x - a)-n lorsque a est finie ....

Posté par
manubac
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 14:26

Salut,

Pourquoi f doit avoir une limite finie en a si on veut parler de dl(a) ?

Et je ne saisis pas comment cela se fait que pour L = , on a f qui s'écrit comme combinaison linéaire des fcts x(x-a)-n ? le -n en exposant me trouble

Merci d'avance pour ton aide

Posté par
carpediem
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 14:33

si la limite en un réel fini est infinie ... regarde simplement f(x) = 1/(x-a)n ...


suppose que f(a) = et tu veux calculer la dérivée de f en a (fini)

tu calcules donc la limite du rapport [f(x) - f(a)]/(x - a) ... qu'en penses-tu ?

Posté par
carpediem
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 14:34

donc pour calculer un dl de f en a il faut (au moins) que f(a) existe .....

Posté par
manubac
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 14:41

oui je comprends que calculer la dérivée de f en a revient à calculer la limite du quotient que tu as donné; mais je suis plus ou moins confus par rapport à cette notion car  pourquoi devoir parler de dérivée ?

Posté par
carpediem
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 14:42

f est dérivable <==> f admet un dl d'ordre 1

....

Posté par
manubac
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 14:44

Et pourquoi regarder f(x)=\frac{1}{(x-a)^{-n} ? cela nous obligerait à distinguer le cas n pair impair, positif négatif etc.. et bref même si je vois que la limite ressemble à dans tous les cas, je ne comprends pas pourquoi étudier ce cas

Posté par
manubac
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 14:44

f(x)=\frac{1}{(x-a)^{-n}} pardon

Posté par
manubac
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 14:45

n*

Posté par
manubac
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 14:46

Oui, justement, c'est démontrer cette équivalence que j'essaie de comprendre

Posté par
carpediem
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 17:19

cette équivalence est une définition ....


f est dérivable en a :: (f est continue en a (donc f(a) existe) et) et le taux de variation [f(x) - f(a)]/(x - a) admet une limite finie L quand x tend vers a


f admet un dl d'ordre 1 en a :: il existe un réel A et une fonction o de limite nulle en 0 telle que au voisinage de a f(x) = f(a) + A(x - a) + (x - a)o(x - a)


il est aisé (cours de terminale) de montrer l'équivalence de ces deux définitions ....

Posté par
manubac
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 17:27

Je ne comprends pas quelque chose aussi, pourquoi f(x) = 0+1(x-a)+(x-a)(x-a) 0=f(a)

(ce quelque chose là qui m'empêche de comprendre l'équivalence)

Posté par
carpediem
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 17:37

pardon ::


f admet un dl d'ordre 1 en a :: il existe deux réels A  et B et une fonction o de limite nulle en 0 telle que au voisinage de a f(x) = B + A(x - a) + (x - a)o(x - a)

il est de montré l'équivalence et alors A = f(a) et B = f'(a) ....

Posté par
manubac
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 18:03

f admet un DL1(a) f(x)=0+1(x-a)+(x-a)(x-a) , où est telle que \lim_{x\to0}\epsilon(x)=0, et 0,1 .

f est dérivable en a \lim_{x\to a}\frac{f(x)-f(a)}{x-a}=f'(a) où f'(a)=l, l

Et comment de ces deux équivalences montrer ce que je veux ?

merci

Posté par
carpediem
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 18:44

f(x) = A + B(x - a) + (x - a)o(x - a) = A + (x - a)(....)

et par définition de o elle est bornée au voisinage de a

donc f(x) tend vers A quand x tend vers a et f(x) tend vers f(a) .... conclusion ... donc f(a) = A

par conséquent

[f(x) - f(a)]/(x - a) = B + o(1)

le membre de gauche tend vers f'(a) par définition
le membre de droite tend vers B ...

donc f(a) = B

c'est simplement manipuler la définition exacte du terme limite qui permet de montrer cette équivalence


à toi de faire la réciproque ....

Posté par
carpediem
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 18:44

donc f'(a) = B ....

Posté par
manubac
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 18:54

D'accord donc si je comprends bien on utilise le résultat que f admet un DL0(a) f admet une limite en a pour démontrer f admet DL1(a) f dérivable en a

Mais pourquoi la première équivalence ?

Posté par
carpediem
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 19:35

ben c'est nécéssaire !!!!

pour avoir un dl d'ordre 1 il est nécessaire d'avoir un dl d'ordre 0 .....

Posté par
carpediem
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 19:37

f admet un dl(0) en a <==> f est continue en a .....




et pour être dérivable il faut être continue ....

Posté par
manubac
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 19:37

d'accord, peut-on prouver l'équivalence pour l'ordre 0 aussi ?

Posté par
carpediem
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 19:39

donc

si f est dérivable alors f est continue ....


réfléchis à ces implications et aux proriétés qui sont nécessaires ou (exclusif) suffisantes ..

Posté par
carpediem
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 19:40

ben bien sur :: je te l'ai fait à 18h44 avec un dl(1) ...

écris le avec un dl(0) ...

Posté par
manubac
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 19:41

qui sont nécessaire pour démontrer f admet DL0(a) f admet une limite en a ?

Posté par
manubac
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 19:44

Je sais que si f admet DL1(a) alors f admet DL0(a) mais je ne sais pas pourquoi f admet DL0(a) f admet une limite en a
La réponse est dans tes posts ?

Posté par
carpediem
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 19:44



Posté par
manubac
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 19:45

Citation :
réfléchis à ces implications et aux proriétés qui sont nécessaires ou (exclusif) suffisantes ..


et la suite :

Citation :
qui sont nécessaire pour démontrer f admet DL0(a) f admet une limite en a ?


(j'essayais de comprendre ta demande)

Posté par
manubac
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 19:46

(au cas où c'est ça qui a amené les smileys)

Posté par
carpediem
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 19:56

les deux citations sont indépendantes ...


je te demande de réfléchir à ce qu'est une "propriété suffisante" et une "propriété nécessaire" et leur différence ...

Posté par
carpediem
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 20:00

pour avoir un dl(0) il suffit d'avoir un dl(1)

pour avoir un dl(1) il est nécessaire d'avoir un dl(0)


une fonction peut avoir un dl(0) ET pas de dl(1)

si une fonction n'a pas de dl(0) alors elle n'a pas de dl(1)


....

Posté par
manubac
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 20:00

Une propriété nécessaire pour satisfaire une proposition est une propriété qui est obligatoirement vraie si la proposition est vraie et vice versa.

Une propriété suffisante pour satisfaire une proposition signifie que si cette propriété est vraie, la proposition l'est par la même occasion, mais la proposition peut être satisfaite sans que la propriété ne le soit.

Posté par
manubac
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 20:01

ya pas de vice versa d'ailleurs

Posté par
manubac
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 20:03

Oui d'accord je saisis cela

Quant à l'équivalence f admet une limite ssi elle admet un DL0(a) , comment comprendre sa démonstration ? désolé si tu l'as déjà faite je m'excuse de ne pas l'avoir repéré dans ce cas-là

Posté par
carpediem
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 20:17

f admet un dl(0) en <==> par définition d'un dl(0)

f(x) = L + (x-a)o(x-a) <==> par définition de la limite en a

lim f(x) = f(a) et lim f(x) = L <==>

f(a) = L

Posté par
manubac
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 20:30

d'accord; mais pourquoi a-t-on

Citation :
lim f(x) = f(a) et lim f(x) = L
?

Posté par
carpediem
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 22:05

c'est la définition de f continue en a

Posté par
carpediem
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 22:07

et  

Posté par
manubac
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 19-12-11 à 23:07

Pourquoi f serait continue en a ?

Si on prend la fonction partie entière sur l'intervalle [1;3[ et qu'on s'intéresse au point d'abscisse x=2 comment fait-on ?

Il suffit de raccorder la fonction f en 2 ? (je ne sais pas si raccorder signifie prolonger par continuité ?)

Posté par
manubac
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 20-12-11 à 00:26

je me rectifie : certaines fonctions ne sont d'ailleurs pas continûment prolongeable en a, ce qui exclut l'hypothèse selon laquelle un raccordement en un point impliquerait la continuité en ce point.

Donc finalement quel élément me permet de dire que f est continue en a ? ce qui permettrait effectivement de dire que lim(x-->a)f(x)=f(a)

Posté par
carpediem
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 20-12-11 à 13:49

fest continue en a

<==> définition continuité

f existe en a et lim f(x) = f(a)

<==> définition limite

f(x) = f(a) + o(1)

<==> définition d'un dl(0)

f admet un dl(0) en a

Posté par
manubac
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 20-12-11 à 13:55

J'admettrais bien cette équivalence finalement mais puisque tu me faix cette explication il me manque plus qu'un élément pour comprendre :

Pourquoi la définition de la limite d'une fonction f en a nous donne f(x)=f(a)+o(1)
pourquoi ce reste o(1) justement ?

Posté par
carpediem
re : Développements limités d'ordres 0 et 1 20-12-11 à 15:46

f admet la limite L en a <==> f(x) = L + o(1)

je ne dis pas que f(a) = L ni même que f soit définie en a ....
mais L est unique ...(quand il est fini bien sur ...)


f admet un dl(0) en a <==> f(x) = f(a) + o(1)


implicitement f(a) existe (donc f est définie en a) et il est unique .... ie. f(a) est unique !!! or c'est la définition d'une fonction ...!!!



par définition de o(1)  ::: fonction de limite nulle en a ..


on a forcément que L = f(a) .....



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