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Caractère C infini en 1 point

Posté par
Nachding
04-01-18 à 17:57

Bonjour,
Je souhaite montrer que x \rightarrow \frac{ln(1+x)}{x} prolongée par 1 en 0 est C infini en 0.
J'ai pensé à utiliser la formule de Leibnitz (mais c'est lourd) puis la définition de la dérivée avec le taux d'accroissement (mais c'est lourd...).
Je suis un peu bloqué et je pense qu'il doit y avoir (beaucoup) plus simple.

Merci d'avance

Posté par
jb2017
re : Caractère C infini en 1 point 04-01-18 à 18:06

Bonjour
Est ce que tu as vu les séries entières?
Si oui utilises le DSE de ln(1+x).  

Posté par
SkyMtn
re : Caractère C infini en 1 point 04-01-18 à 18:06

Bonsoir, tu peux utiliser le développement en série entière de log(1+x) sur ]-1,1[ et divise par x pour x différent de zéro

Posté par
verdurin
re : Caractère C infini en 1 point 04-01-18 à 18:12

Bonsoir,
pour x\in[-\frac12\,;\frac12]

\ln(1+x)=\sum_{k=1}^\infty (-1)^{k+1}\dfrac{x^k}{k}

Posté par
luzak
re : Caractère C infini en 1 point 05-01-18 à 05:12

Bonjour !
Soit f à valeurs banachiques, dérivable à tout ordre en a (donc sur un intervalle I contenant a[/tex)].
 \\ Alors, pour [tex]x\in I,\;f(x)-f(a)=\int_a^xf'(t)\,\mathrm{d}t=\int_0^1f'(a+u(x-a))(x-a)\,\mathrm{d}u par changement de variables t=a+u(x-a).
Il en résulte g(x)=\dfrac{f(x)-f(a)}{x-a}=\int_0^1f'(a+u(x-a))\,\mathrm{d}u (avec prolongement évident en a).

La fonction x\mapsto f'(a+u(x-a)) est dérivable à tout ordre sur I et la dérivée d'ordre n est x\mapsto u^nf^{(n+1)}(a+u(x-a)).

Puisque (u,x)\mapsto u^nf^{(n+1)}(a+u(x-a)) est continue sur le produit cartésien [0,1]\times I la fonction  g admet , par dérivation sous signe somme, une dérivée d'ordre n sur I et on a :
g^{(n)}(x)=\int_0^1u^n\,f^{(n+1)}(a+u(x-a))\,\mathrm{d}u et, plus particuliérement :
g^{(n)}(a)=\int_0^1u^n\,f^{(n+1)}(a)\,\mathrm{d}u=\dfrac1{n+1}\,f^{(n+1)}(a)

Posté par
jb2017
re : Caractère C infini en 1 point 05-01-18 à 10:38

Bonjour
Finalement le plus simple est de dire qu'il est bien connu que ln(1+x) admet un DSE en x=0 dont le rayon de convergence et R=1 (et non pas 1/2) et son premier terme a_0=0 et le second a_1x  avec a_1=1.
On en tire que f(x)=ln(1+x)/x admet  un DSE   en x=0  toujours avec R=1 pourvu que l'on ait posé f(0)=a_1=1. D'où la réponse.  

Posté par
carpediem
re : Caractère C infini en 1 point 05-01-18 à 11:40

salut

je remercie luzak pour sa réponse fort instructive ...

cependant je me pose une question : tu commences par

Citation :
Soit f à valeurs banachiques, dérivable à tout ordre en a (donc sur un intervalle I contenant a
  mais n'est-ce pas la question ?

la logique du pb n'est-elle pas de montrer que :

1/ f est dérivable en a

2/ utiliser ce que tu fais pour affirmer que f' est Coo

3/ en conclure que f est Coo

??

Posté par
luzak
re : Caractère C infini en 1 point 05-01-18 à 16:05

Bonjour carpediem et tous mes vœux pour 2018 !
Désolé mais "mon" f n'est pas celui de l'énoncé !

Je traite le cas de g : x\mapsto \dfrac{\ln(1+x)}x avec f(x)=\ln(1+x),\;a=0.

Je pense ma démonstration instructive puisque valable même quand on ne peut pas écrire de série entière pour le numérateur. En particulier ce que j'écris est vrai si on a une fonction indéfiniment dérivable en un point à droite.

......................
Pour dire la vérité, "mon" changement de variables est inspiré par l'écriture classique du reste de Taylor intégral, reste mis sous forme d'une intégrale sur un segment fixe, indépendant de x.

Posté par
carpediem
re : Caractère C infini en 1 point 05-01-18 à 18:18

merci et tous mes bons vœux pour 2018 aussi ...

effectivement quel c... : je me suis mélangé les pinceaux ... entre f et g ... (enfin g "est presque" la dérivée de f en un point !!!)

cependant remerci car effectivement c'est très intéressant

c'est un pb assez classique et tu en apportes une solution originale (inspiré par Taylor et ça je l'avais vu !!!) et alternative à la méthode plus classiquement "brutale"



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