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Niveau Maths sup
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Dérivées successives

Posté par nininette (invité) 28-01-06 à 10:21

Bonjour à tous et à toutes,

J'ai un devoir à la maison à faire, et j'ai des difficultés dans cet exercice.

Soit f : R+ -----> R
         x |-----> exp(-1/x) si x>0
         0 |-----> 0

1) Montrer que pour tout n dans N* il existe un polynôme Pn de degré n-1 tel que pour tout x de R+*
    la dérivée n-ième de f vaille Pn(x)*x-2n*e-1/x

   J'ai réussi, mais on me demande le coefficient dominant de Pn et je ne le trouve pas !

2) En déduire que f est dérivable à tout ordre n en 0 (en montrant que la dérivée n-ième est dérivable je pense) et préciser la dérivée n-ième de 0..... là je ne vois pas vu que 1/x n'est pas défini en 0 !
Je suis perdue

3) Etablir une relation entre f et f' sans dénominateur... facile
mais en déduire une relation entre Pn+1,Pn et Pn-1, je ne vois pas !

La suite j'ai du mal mais j'espère que je vais m'en sortir.
Mais si vous pouviez m'avancer un peu sur cette première partie, j'en serai ravie ![b][/b]
Merci beaucoup [/i]

Posté par
kaiser Moderateur
re : Dérivées successives 28-01-06 à 10:54

Bonjour nininette

1) Etablis une relation de récurrence entre P_{n+1}, P_{n} et P_{n}' afin d'avoir une relation entre les coefficients dominants.

2) Utilise le théorème de prolongement des fonctions de classe C^{n}.
3) Utilise la formule de Leibniz.

Kaiser

Posté par nininette (invité)re : Dérivées successives 28-01-06 à 11:04

Merci Kaiser

Je l'ai la relation entre Pn+1,Pn et Pn+1'
Pn+1=x²Pn'+(1-2x*n)Pn
Mais je ne vois pas quoi en faire... en fait c'est le coefficient précédent multiplié par (x²-2nx) non ? mais il doit falloir faire une ptite récurrence à cause du n

Sinon pour les autres question je vais tenter gras à tes indications.

Posté par
kaiser Moderateur
re : Dérivées successives 28-01-06 à 11:16

P_{n+1} est de degré n.
P_{n} est de degré n-1, donc x^{2}P_{n}' est de degré n-1-1+2=n (on enlève 1 à cause de la dérivation et on rajoute 2 à cause de x²) et -2xp_{n} est de degré n.
Il suffit alors d'indentifier les coefficents de degré n.

Posté par nininette (invité)re : Dérivées successives 28-01-06 à 11:20

Oui, j'avais fait exactement ça.
Et j'ai voulu simplifier mais en vain

et justement, comment identifier les coefficients ?
Parce qu'ils dépendent du début, et on les multiplie à chaque fois par 1-2n
je me trompe ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Dérivées successives 28-01-06 à 11:23

Es-tu sûre que c'est bien 1-2n ?

Pourrais-tu détailler ton raisonnement ? (si on note a_{n} le coefficient dominant P_{n}, quel est celui de P_{n}' ?)

Kaiser

Posté par nininette (invité)re : Dérivées successives 28-01-06 à 11:29

Soit an le coefficient dominant de Pn
Alors celui de Pn' est (n-1)*an
(je viens de voir que j'avais fait une faute)

Donc ca nous fait an+1=an(n-1) + an(-2n) = an (-1-3n)...?
Ca me parait bizarre... mais je vois pas d'erreur cette fois !

Sinon pour Leibniz ça devrait aller j'espère mais on n'a pas parlé du prolongement des fonctions de classe Cn ! Et je ne vois pas du tout

Merci beaucoup

Posté par nininette (invité)re : Dérivées successives 28-01-06 à 11:30

Houla non ca fait an(-1-n) !

Posté par
kaiser Moderateur
re : Dérivées successives 28-01-06 à 11:32

Tu t'es trompée.
a_{n+1}=(n-1)a_{n}-2na_{n}=-(n+1)a_{n}.

Posté par
kaiser Moderateur
re : Dérivées successives 28-01-06 à 11:33

Je vois que tu t'es corrigée toute seule !

Posté par
kaiser Moderateur
re : Dérivées successives 28-01-06 à 11:34

Maintenant, que peux-tu en déduire ? C'est quoi a_{n} en fonction de n ?

Posté par nininette (invité)re : Dérivées successives 28-01-06 à 11:59

Comme une idiote j'y arrive pas alors que ca parait évident...

a1 = -a0
a2 = -2a1 = 2a0
a3 = -3a2 = - 6a0

donc je dirai (-1) n! a0

oui ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Dérivées successives 28-01-06 à 12:01

c'est plutôt (-1)^{n}n! (mais je pense que c'était une faute de frappe).
Combien vaut a_{0} ?

Posté par nininette (invité)re : Dérivées successives 28-01-06 à 12:07

Oui c'était une faute de frappe en effet

et a0 vaut 1 logiquement !
merci Kaiser !

tu peux pas me donner une tite indic pour la classe Cn ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : Dérivées successives 28-01-06 à 12:10

Mais je t'en prie !

Comme tu ne me l'a pas demandé, je suppose (et j'espère) que tu as vu le théorème de prolongement des fonctions de classe C_{n}. Dans ce cas, que dit ce théorème ? (ma foi très utile !!)

Kaiser

Posté par
kaiser Moderateur
re : Dérivées successives 28-01-06 à 12:10

Je voulais bien sur dire "de classe C^{n}".

Posté par nininette (invité)re : Dérivées successives 28-01-06 à 12:11

non, pas à ma connaissance...
j'ai bien regardé mon cours mais... y'a pas !

Posté par
kaiser Moderateur
re : Dérivées successives 28-01-06 à 12:21

On va procéder autrement :

première étape : montre que \lim_{x\to 0^{+}} f^{(n)}(x)=0.
Deuxième étape : montre par récurrence sur n que f_{(n)} est dérivable en 0 et que (f^{(n)})'(0)=0

Kaiser

Posté par
kaiser Moderateur
re : Dérivées successives 28-01-06 à 13:01

je vais tout de même t'énoncer le théorème dont je t'ai parlé tout à l'heure :

soit f une fonction continue sur un intervalle I et a un élément de I.
On suppose que f est de classe C^{n} sur I-\{a\} et que pour tout k compris entre 1 et n, \lim_{x\to a} f^{k}(x)=a_{k} \in \mathbb{R}.
Alors f est de classe C^{n} sur I et pour tout k compris entre 1 et nf^{k}(x)=a_{k}.

On ne sait jamais : peut-être que vous l'avez vu sous un autre nom !

Kaiser

Posté par nininette (invité)re : Dérivées successives 29-01-06 à 15:48

Merci Kaiser,

Désolée j'ai été longue à répondre car je n'étais pas chez moi,j'avais juste eu le temps de lire votre message.
Me voici rentrée...
J'ai tenté dans le train mais je n'ai pas réussi cette démonstration par récurrence...

première étape pas de souci, mais la 2ème si !

et ce théorème nous ne le connaissions pas !

Posté par
kaiser Moderateur
re : Dérivées successives 29-01-06 à 15:54

Je t'en prie !

Finalement, il n'y a pas besoin d'une récurrence.
En fait, il faut simplement étudier la limite du taux d'accroissement en 0 et montrer qu'elle est nulle.

Kaiser

Posté par nininette (invité)re : Dérivées successives 29-01-06 à 17:15

Merci Kaiser !

Une dernière petite question
"en déduire une relation entre Pn+1,Pn et Pn-1"
Je ne vois pas le rapport avec celui entre f et f' !

Posté par
kaiser Moderateur
re : Dérivées successives 29-01-06 à 17:17

Quelle relation sans dénominateur as-tu trouvé entre f et f' ?

Posté par nininette (invité)re : Dérivées successives 29-01-06 à 17:18

f=f' *x²

Posté par
kaiser Moderateur
re : Dérivées successives 29-01-06 à 17:20

Maintenant, calcule la dérivée n-ième de chacun de ces termes en utilisant la formule de Leibniz pour celui de droite (pour celui de gauche, tu sais déjà ce que ça fait).



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