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développement limité

Posté par georgy (invité) 10-12-07 à 22:01

Bonsoir , j'ai l'expression (1+sin(ax))^x et je dois calculer son développement limité à l'ordre 3 en 0 .

Je fais :

e^(x ln(1+sin(ax))

e^u = 1 + u + (1/2)u² + (1/6)u³ , donc le DL est :

1 + x*ln(1+sin(ax)) + (1/2)x² * ln(1+sin(ax))² + (1/6)x³ * ln(1+sin(ax))³

Je peux factoriser par x*ln(1+sin(ax)) ça donne :

1 + x*ln(1+sin(ax)) [ 1 + (x*ln(1+sin(ax)))/2 + (x*ln(1+sin(ax)))²/6 ]

mais ça ressemble pas bcp à un polynome , qu'en pensez vous ?

merci

Posté par
raymond Correcteur
développement limité 10-12-07 à 22:44

Bonsoir.

Effectivement si on pose f(x) = [1+sin(ax)]x, on aura :

f(x) = exln[1+sin(ax)]

Je commence par sin(ax) :

3$\textrm sin(ax) = ax - \fra{a^3}{6}x^3 + o(x^3)

Donc :

3$\textrm ln[1+sin(ax)] = ln[1 + ax - \fra{a^3}{6}x^3 + o(x^3)]

C'est du style ln(1+X) avec X tendant vers 0. On utilise donc le développement de ln(1+X) :

3$\textrm ln(1+X) = X - \fra{1}{2}X^2 + \fra{1}{3}X^3 + o(X^3)

On remplace X par :

3$\textrm X = ax - \fra{a^3}{6}x^3 + o(x^3)

en se limitant à l'ordre 3 (tous les termes en x4, x5, ...) sont intégrés dans o(x3).

3$\textrm ln[1+sin(ax)] = (ax - \fra{a^3}{6}x^3) - \fra{1}{2}(ax - \fra{a^3}{6}x^3)^2 + \fra{1}{3}(ax - \fra{a^3}{6}x^3)^3 + o(x^3)

J'obtiens :

3$\textrm ln[1+sin(ax)] = ax - \fra{a^2}{2}x^2 + \fra{a^3}{6}x^3 + o(x^3)

Alors :

3$\textrm xln[1+sin(ax)] = ax^2 - \fra{a^2}{2}x^3 + o(x^3)

Enfin :

3$\textrm f(x) = exp[ax^2 - \fra{a^2}{2}x^3 + o(x^3)]

On trouve le type eX, avec X tendant vers 0. On va donc utiliser :

3$\textrm e^X = 1 + X + \fra{1}{2}X^2 + \fra{1}{6}X^3 + o(X^3)

avec :

3$\textrm X = ax^2 - \fra{a^2}{2}x^3 + o(x^3)

Je te passe les calculs (peu de termes sont à conserver). Je trouve enfin :

3$\textrm\fbox{ f(x) = 1 + ax^2 - \fra{a^2}{3}x^3 + o(x^3)}

Posté par
raymond Correcteur
développement limité 10-12-07 à 22:47

Désolé : erreur de frappe dans le résultat

3$\textrm\fbox{ f(x) = 1 + ax^2 - \fra{a^2}{2}x^3 + o(x^3)}

Posté par georgy (invité)re : développement limité 10-12-07 à 22:53

ok c'est compris et donc le développement limité total de ((1+sin(ax))^x) - 1) / x c'est ce que tu as trouvé , on rajoute 1 et on divise par x ?

Posté par
raymond Correcteur
re : développement limité 10-12-07 à 23:00

Oui,

3$\textrm\fra{(1+sin(ax))^x - 1}{x} = \fra{ax^2 - \fra{a^2}{2}x^3 + o(x^3)}{x} = ax - \fra{a^2}{2}x^2 + o(x^2)

Posté par georgy (invité)re : développement limité 10-12-07 à 23:07

ok c'est compris je vais bien m'entrainer sur les développements limités ça m'a encouragé tes interventions ça commence à rentrer , merci bcp .

Posté par
raymond Correcteur
re : développement limité 10-12-07 à 23:15

Les développements limités sont ennuyeux pour trois raisons principales :

1°) il faut déjà connaître tous les développements limités des fonctions classiques en 0

2°) les calculs deviennent très rapidement fastidieux

3°) lorsqu'on les utilise pour des limites, on ne sait jamais par avance l'ordre qu'il faut choisir.

Bonne soirée et à plus RR.



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