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Niveau Maths sup
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étude de fonction

Posté par
Thoy
30-09-09 à 17:42

Bonjour,
J'ai une fonction telle que f(x)=arcsin (\frac{x}{\sqrt{x^2+1}})

Et on me demande de trouver une expression simple de cette fonction par deux méthodes...

Pourriez vous me donner un indice, je tourne en rond...

Posté par
Leitoo
re : étude de fonction 30-09-09 à 17:44

Bonjour,

Un petit indice serait arctan

Posté par
MatheuxMatou
re : étude de fonction 30-09-09 à 17:45

bonjour

déjà il faudrait trouver son ensemble de définition

Posté par
MatheuxMatou
re : étude de fonction 30-09-09 à 17:45

et son ensemble de dérivabilité et ensuite la dériver

Posté par
yoyodada
re : étude de fonction 30-09-09 à 17:47

Bonjour,

1ère méthode: dérive, puis re-intègre

Posté par
Thoy
re : étude de fonction 30-09-09 à 17:49

J'ai prouvé son imparité puisque produit de deux fonctions impaires j'ai donc limité l'intervalle d'étude sur + or Arcsin est à valeur x dans R de -1 à 1. Par conséquent elle est définie sur R puisque pour tout x, le polynôme est compris entre -1 et 1. Voila ce que j'ai conclu

Par conséquent elle est donc dérivable sur R...

Vous me proposez donc deux méthodes :
- en passant par Arctg
- en passant par la dérivée

C'est ça ?

Je comprend pour la méthode de la dérivée que cela peut me simplifier l'expression, cependant j'ai du mal à comprendre où Arctg peut me mener...

Posté par
Leitoo
re : étude de fonction 30-09-09 à 17:51

L'utilisation d'Arctan ne te menera a rien...

En fait, tu verras plus tard pourquoi j'ai parlé d'arctan.

Posté par
MatheuxMatou
re : étude de fonction 30-09-09 à 17:53

déjà démontre que c'est défini sur R !

ensuite dérive plutôt que de faire des considérations ! et tu verras !

ensuite pose x = tan(y) avec y entre -pi/2 et pi/2 et tu verras !

Posté par
Thoy
re : étude de fonction 30-09-09 à 17:53

J'ai compris

J'ai donc f(x) = Arctg x

Mais une autre méthode, je pensais passer par cos²x + sin²x = 1 en prenant x la fonction mais je me demande si ça va me mener qq part...

Posté par
MatheuxMatou
re : étude de fonction 30-09-09 à 17:54

démontre !

Posté par
Thoy
re : étude de fonction 30-09-09 à 17:59

Voila comment j'ai démontré que c'était défini sur R :

Arcsin est définie sur [-1;1] à valeur dans [-Pi/2;Pi/2]
ie. le polynôme doit appartenir à [-1;1] sinon Arcsin n'est pas défini
ie. x \sqrt{x^2+1}
ie. x² x²+1
ce qui est vrai pour tout x appartenant à .

Est-ce rigoureux?

Cependant je définis qu'une primitive de f'(x) est F(x)=Arctg x mais comment démontrer que F(x)=f(x), je ne pense pas que je puisse l'affirmer comme ça, si ?

Posté par
MatheuxMatou
re : étude de fonction 30-09-09 à 18:01

Citation :
le polynôme doit appartenir à [-1;1]


quel polynôme :?:?

et je te ferais remarquer que AB n'est pas équivalent à A²

essaye avec A=-3 et B=1 !!!!

Posté par
MatheuxMatou
re : étude de fonction 30-09-09 à 18:03

et si tu trouves que f(x) a la même dérivée que arctan(x) ... alors f(x)=arctan(x) + Constante

Posté par
Thoy
re : étude de fonction 30-09-09 à 18:04

Je parle du polynôme qui est dans la parenthèse : x/rac(x²+1)

Comment puis-je faire alors...?

Posté par
MatheuxMatou
re : étude de fonction 30-09-09 à 18:04

déjà faudra revoir la définition d'un polynôme

Posté par
Thoy
re : étude de fonction 30-09-09 à 18:07

le quotient de polynômes pardon...

Posté par
Thoy
re : étude de fonction 30-09-09 à 18:10

désolée je suis pas très forte en maths, je bosse à fond pour progresser, je demande juste un peu d'aide et à comprendre, pas à me faire enfoncer...

Posté par
MatheuxMatou
re : étude de fonction 30-09-09 à 18:11

faudra quand même revoir ce qu'est un polynôme !!!

ici ce n'est pas non plus un quotient de polynôme (alias fraction rationnelle) !

Posté par
MatheuxMatou
re : étude de fonction 30-09-09 à 18:12

(ce que je te dis est justement pour te faire progresser ! si je voulais "t'enfoncer", je te dirais que tu as raison !)

Mais on est en sup là... donc il faut de la rigueur...

Posté par
Thoy
re : étude de fonction 30-09-09 à 18:13

Comment peut-on l'appeler alors ?
Et comment puis-je démonter le domaine de définition alors ? Je distingue les deux cas où x est négatif et x est positif ?

Posté par
MatheuxMatou
re : étude de fonction 30-09-09 à 18:15

on ne l'appelle pas ! c'est une fonction... et pis c'est tout ! (quand on a une racine carrée, cela ne peut-être ni un polynôme, ni une fraction rationnelle)

bien

x²+1 > x² 0

d'accord ?

et la fonction racine carrée croit sur [0 ; + inf[

donc quand on l'applique aux membres d'une inégalité, l'ordre est conservé.

applique-la à cette inégalité...

Posté par
Thoy
re : étude de fonction 30-09-09 à 18:22

D'accord, je comprend mieux, il me manquait un peu de logique dans mon raisonnement.. et de rigueur, je sais bien. Je m'efforce d'être rigoureuse mais je ne le suis malheureusement pas toujours.

Du coup, ça, j'ai bien compris.
Pareil pour la méthode de la dérivée, une dérivée qui a deux primitives, je démontre que la constante vaut 0 pour démontrer l'égalité des deux primitives.

Du coup, l'autre méthode était de poser x = tan y, c'est ça ?

Je me retrouverais donc avec Arcsin(\frac{tan y}{\sqrt{tan' y}}) si je ne me trompe pas ?

Posté par
MatheuxMatou
re : étude de fonction 30-09-09 à 18:37

nous n'avons pas fini avec l'ensemble de définition.

je te prie de reprendre la suite de mon post de 18:15 et de poursuivre la démo

merci

Posté par
Thoy
re : étude de fonction 30-09-09 à 18:44

Je reprend alors :

Arcsin est définie sur [-1;1] à valeurs dans [-Pi/2;Pi/2].
On a bien x²+1 0 donc x/rac(x²+1) est défini sur R.
Cependant, il faut que x/rac(x²+1) appartienne à [-1;1].
ie. il faut que x rac(x²+1)
Démontrons le.
Pour tout réel x, x²+1 0
La fonction racine est une fonction croissante sur + donc l'égalité suivante est équivalente :
rac(x²+1) rac(x²) = x

On a bien pour tout réel x, x/rac(x²+1) appartenant à [-1;1] donc f(x) est définie sur R.

Posté par
MatheuxMatou
re : étude de fonction 30-09-09 à 18:46

Citation :
rac(x²) = x


justement NON !

essaye avec x=-2 tu verras !

j'avais raison de demander le détail

Posté par
Thoy
re : étude de fonction 30-09-09 à 18:51

Ah oui...

rac(x²)=+x ou -x

Donc rac(x²+1)x
ou rac(x²+1) -x

ce qui revient à dire rac(x²+1) |x|

Posté par
MatheuxMatou
re : étude de fonction 30-09-09 à 18:55

oui !

racine(x²) = |x|

donc |x|rac(x²+1)
donc -rac(x²+1)xrac(x²+1)

et en divisant tout par rac(x²+1), qui est positif, tu obtiens

-1x/rac(x²+1)-1

pour tout x de R

donc ta fonction est définie sur R

Posté par
MatheuxMatou
re : étude de fonction 30-09-09 à 18:55

maintenant dérive f

Posté par
Thoy
re : étude de fonction 30-09-09 à 18:58

J'y aurais jamais pensé toute seule je vais travailler ça à fond.
Merci

Je continue la suite alors...

Posté par
Thoy
re : étude de fonction 30-09-09 à 19:02

f est définie sur R donc dérivable sur R.


Oui j'obtiens f'(x) = 1/(x²+1).
Je définis F une primitive de F, définie par F(x)=arctg x.
On a donc f'(x)=F'(x) donc
f(x)= arctg x + constante.
En particulier, pour x=0
f(0)=0 + constante
Donc la constante est nulle, et on a bien f(x)=arctg x

Posté par
Thoy
re : étude de fonction 30-09-09 à 19:03

F une primitive de f'

Posté par
MatheuxMatou
re : étude de fonction 30-09-09 à 19:05

bien

maintenant
autre méthode :

pose y=arctan(x)

donc x = tan(y)

transforme f(x)

(et s'il te plait, pas de tan'(x) dont on se demande bien ce qu'on en ferait)

Posté par
Thoy
re : étude de fonction 30-09-09 à 19:12

Je ne vois pas trop comment avancer :/

Posté par
MatheuxMatou
re : étude de fonction 30-09-09 à 19:13

remplace...

et je te ferais remarquer que 1+tan²(y) = 1/cos²(y) ... voir le formulaire trigo

Posté par
Thoy
re : étude de fonction 30-09-09 à 19:19

oui oui je suis arrivée jusqu'à là, ce que je veux dire c'est que j'arrive à Arcsin (tgy cosy) et je me demande comment je peux sortir un arctg de là... ça me saute pas aux yeux...

Posté par
MatheuxMatou
re : étude de fonction 30-09-09 à 19:20

c'est quoi la définition de tan(y) ?

Posté par
Thoy
re : étude de fonction 30-09-09 à 19:20

je sais que là je peux refaire le changement de variable et arriver à

Arcsin (x cos(arctgx))
mais c'est le cos arctgx qui me donne du fil à retordre...

Posté par
MatheuxMatou
re : étude de fonction 30-09-09 à 19:22

pfouuuhhh !

c'est quoi la définition de tan(y) ?????

Posté par
MatheuxMatou
re : étude de fonction 30-09-09 à 19:23

comment est définie la fonction tangente ?

Posté par
Thoy
re : étude de fonction 30-09-09 à 19:34

D'accord...

Arcsin (tgy cosy)
= Arcsin sin y
= y
= arctg x

Posté par
Thoy
re : étude de fonction 30-09-09 à 19:48

merci beaucoup pour ton aide.. je sais que j'ai beaucoup à progresser...

Posté par
MatheuxMatou
re : étude de fonction 30-09-09 à 23:00

j'en suis content.

ce fut un plaisir

mm



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