Bonjour
je suis bloquée sur un exercice dont voici lénoncé:
Soit h la fonction définie sur [0,1[ par h(x)= arcsin((x)/(x-x²) si x ]0,1[ et h(0)=1
1) démontrer que h est C1 sur [0,1[ et calculer h'(0)
2) Déterminer une équation différentielle linéaire du premier ordre dont h est une solution sur [0,1[.
3) En déduire le développement en srie entière de la fonction h sur [0,1[.
Alors ce que je pense avoir trouvé.
1) h est dérivable sur ]0,1[ comme composée, somme et division de fonctions dérivables. Et en calculant sa dérivée, je vois qu'elle est continue sur ]0,1[.
Le problème est en 0, on doit calculer la limite en 0 de (h(x)-h(0))/x alors j'ai choisi de passé par les DL. h(x)=2/(2-x)+o(1/x) alors (h(x)-h(0))/x= -1/(2-x)+o(1) et en faisant la limite en 0, on obtient
lim(h(x)-h(0))/x = -1/2 alors h est dérivable en 0 et h'(0)= -1/2
Donc h est C1 sur [0,1[ et h'(0)= -1/2.
2) Pour la dérivée pour x ]0,1[ je trouve
h'(x)=1/(2(x-x²))-arcsin((x)(1-2x)/(2(x-x²)^(3/2))
Alors l'équation différentielle est 2(x-x²)h'(x)+(1-2x)h(x)=1
Mais pour 0 cela ne fonctionne pas!!
Du coup je suis bloquée là et je ne peux pas faire la suite.
Merci d'avance de votre aide.
Amanda
Pour x ]0 , 1[ on a x1/2(x-x²)-1/2 = (1 - x)-1/2 qui tend vers 1 lorsque x tend vers 0 donc arcsin(x1/2(x-x²)-1/2) tend vers /2.
Si on pose h(0) = /2 on obtient un application de [0 , 1[ dans qui est continue.
Si x ]0 , 1[ , h est dérivable au point x et h'(x) = (-1/2) /(1 - x) . h'(x) tend vers -1/2 quand x tend vers 0 DONC (c'est un théorème)
1.h est dérivable en 0
2.h'(0) = -1/2
3.h' est continue sur [0 , 1[
Vu ce que tu "trouves" il doit y avoir une erreur qq part
Avec ta bonne fonction h tes calculs me semblent justes.
Montre que h'(x) admet une limite finie m lorsque x tend vers 0. Alors tu aura s montré que :
h est dérivable en 0 , h'(0) = m et h' est continue sur [0 , 1[ .
les DL te serviront.
Merci pour cette réponse
J'ai encore une petite question, de ces question il faut en déduire
le développement en série entière de h sur [0,1[.
J'utilise la dérivée pour obtenir l'équation différentielle
2(x-x²)y+2x(1-x)y'=1
on cherche une série entière alors je pose
y=
je résoud 2(x-x²)y+2x(1-x)=0 et y=a_0
mais je ne vois pas comment avoir une solution particulière pour trouver
2(x-x²)y+2x(1-x)y'=1
Encore merci pour l'aide
En ce qui concerne le développement en série entière de h autour de 0:
Il y a au moins 2 méthodes :
1.On utilise la notion de série formelle (avantage : les questions de convergence arrivent à la fin)
Je ne sais pas si ça se fait en sup
2.On fait le raisonnement suivant :
Analyse : Supposons qu'il existe une suite u : et r un réel > 0 tels que pour tout x de ]-r , +r[ la série de terme général u(n)xn (n 0) soit convergente de somme h(x) alors (c'est un théorème) h est infiniement dérivable et pour tout k la série de terme général (n!/(n - k)!)u(n)xn-k (n k) est convergente de somme Dkh(x) (dérivée k-ième de h au point x)
(On dit souvent qu'on dérive terme à terme !!)
En particulier pour tout k on a : Dkh(0) = k!.u(k)
Ici si P: x 2(x - x2) et Q : x 1 - 2x on a P.h' + Q.h = 1 et si k * on a Dk(P.h' + Q.h) = 0 . On développe "en se servant de Leibnitz" , on calcule en 0 et on obtient une relation entre u(k) et u(k - 1) (sauf erreur ce doit être (2k + 3)u(k) = (2k + 4)u(n - 1) ) qui permet d'avoir une jolie formule pour les u(n)(du type u(n)= fn(n)).
Synthèse: Soit a : n fn(n). Si ma formule est juste a(n + 1)/a(n) 1 donc pour tout x de ]-1 , 1[ la série de terme général a(n)xnest convergente et si on désigne par g(x) sa somme alors g est indéfiniement dérivable de ]-1 , 1[ dans .
On vérifie que P.g' + Q.g = 1 de sorte que P.(h' - g') + Q.(h - g) = 0 et que x (x - x2).(h(x) - g(x)) est constante sur ]-1 , 1[ ( car de dérivée nulle). On a donc h(x) - g(x) = c.(x - x)-1/2 pour 0 < x < 1 (où c est la seule valeur prise par h - g sur ]-1 , 1[). Si on avait c 0 , h(x) - g(x) ne tendrait pas vers 0 quand x tend vers 0 ce qui n'est pas vrai . On a donc h = g sur ]-1 , 1[ .
On a donc prouvé que h est la restriction à ]-1 , 1[ de g , somme de la série entière 0
+a(n)xn
Je vais abuser,
les questions d'apres me posent aussi des problèmes
on définit sur ]0,+[ la fonction g par
g(t)=h()
Pour tout réel t strictement positif, déterminer arcsin(
en fonction de arctan(t). En déduire g(t) en fonction de arctan(t).
on pose, pour tout réel t strictement positif,
g_n (t)=
Montrer que la série gn' converge normalement sur tout compact de ]0,+[
j'ai calculé gn', j'ai marqué pour tout x de [a,+[
|gn'(t)|mais je ne vois pas comment conclure.
Encore merci
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