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Niveau Licence Maths 1e ann
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Développement limité

Posté par
Maxamand
28-09-14 à 14:34

Bonjour,
J'ai comme exercice le dévellopement limité de la fonction f(x) à l'ordre 3 a faire.
f(x)=(racine(1+x²)/(1+x+racine(1+x²))

J'ai pour commencer essayer de dérivé mais cela donne un resultat bien trop compliqué pour la première derivées alors pour la troisième...
J'ai donc pensé a utiliser les developpement limités usuel.
J'ai essayer en posant X=racine(1+x²), X=1+x²,X=x²,X=1+racine(1+x²)), mais rien de tout cela ne donne quelque chose de concluant, pourriez vous me donner une piste svp ?

Posté par
kybjm
re : Développement limité 28-09-14 à 15:37

DL0 de (1 + t)a ?

Posté par
verdurin
re : Développement limité 28-09-14 à 15:47

Bonjour,
il y a deux DL en zéro à utiliser :

\sqrt{1+u}=1+\frac12 u -\frac18 u^2 +\frac1{16}u^3+o(x^3)

\dfrac1{1+v}=1-v+v^2-v^3+o(v^3)

Ils sont poussés plus loin que ce dont on a besoin pour répondre à la question.

PS.
J'espère que tu cherches bien un DL en 0.

Posté par
Maxamand
re : Développement limité 28-09-14 à 16:11

Merci, enfaite j'ai fini par trouver, je me compliquait beaucoup la vie. oui c'est en 0, au final je trouve:
1/2(1-x/2+x²/2-x³/8)+o(x³)

est ce bien cela ?

Posté par
verdurin
re : Développement limité 28-09-14 à 16:26

Oui.

Posté par
Maxamand
re : Développement limité 28-09-14 à 16:34

Ensuite, je dois trouver le DL en +infini
on pose X=1/x
on exprime f(X) et trouve f(X)=f(x) si x>0,donc pour tout x en +infini.
Donc on en déduit que c''est le même DL car si x tend vers +infini, X tend ers 0.
Mon raisonnement est il correct ?

Ensuite, par contre je dois trouver un DL en -infini et je ne vois pas bien comment m'y prendre, enfin
j'ai que en posant X=1/x une nouvelle fois, on a f(x)=(racine(1+X²)/(-1-X+racine(1+X²))
On pose donc g(X)=(racine(1+X²)/(-1-X+racine(1+X²))
et on cherche maintenant à trouver un DL en 0 de g(X).
Suis-je sur la bonne voie ?

Posté par
verdurin
re : Développement limité 28-09-14 à 16:55

Ton raisonnement est presque correct, il ne faut pas oublier de remplacer X par 1/x.

En -\infty :
tu auras du mal à trouver un DL de g en 0 car \lim_{x\to 0} |g| =+\infty qui n'est pas un nombre réel.

Posté par
Maxamand
re : Développement limité 28-09-14 à 17:06

Merci, mais comment faut il s'y prendre alors ?

Posté par
Maxamand
re : Développement limité 28-09-14 à 17:50

J'ai reverifier mes calculs et la fonction g semble correct si on effectue le changement de variable suivant: X=1/x
j'ai penser a faire un autre changement de variable comme X=1/x+1 ou X=1/x² etc mais cela ne donne vraiment rien.

Posté par
verdurin
re : Développement limité 28-09-14 à 18:25

J'en déduis qu'on ne t'as jamais montré comment faire ...

Disons, à partir de g en 0 :

on met 1/ x en facteur :

g(x)=\dfrac{\sqrt{1+x^2}}{-1-x-\sqrt{1+x^2}}=\dfrac{1+\frac12 x^2+o(x^3)}{-1-x-1-\frac12 x^2+\frac18x^4+o(x^4)}=\dfrac{1+\frac12 x^2+o(x^3)}{-x-\frac12 x^2+\frac18x^3+o(x^3)}=\dfrac{-1}{x}\cdot\dfrac{1+\frac12 x^2+o(x^3)}{1+\frac12 x-\frac18x^3+o(x^3)}

Puis on fait un DL en zéro de

\dfrac{1+\frac12 x^2+o(x^3)}{1+\frac12 x-\frac18x^3+o(x^3)}

Posté par
Maxamand
re : Développement limité 28-09-14 à 18:44

A vrai dire, c'est la première fois que je travaille sur des DL en l'infini.
Merci beaucoup pour votre aide !

Posté par
verdurin
re : Développement limité 28-09-14 à 19:05

En général, on appelle ça des développements asymptotiques, bien qu'il n'y ai pas de différences fondamentales avec des DL en a.

N'oublie pas que tu as fait un changement de variable.

Posté par
Maxamand
re : Développement limité 28-09-14 à 19:19

Voilà finalement ce que j'obtiens ( je n'en suis pas certaine..)

j'ai g(x)=(racine(1+X²)/(-1-X+racine(1+X²))
=-1/X.((1+1/2X²)/(1-1/2X+1/8X³)

Je cherche le DL en 0 de ((1+1/2X²)/(1-1/2X+1/8X³)
je trouve 1+1/2X +1/2 X²+ 3/8 X³)

Je multiplie ce DL par -1/X
Je trouve -1/X-1/2-1/2X +o(X) a l'ordre 1 en 0.
Comme X=1/x et g(X)=f(x)
si x tend vers -infini, X tend vers 0-
Donc DL0(g(X))=DL-infini(f(x))
f(x)=-1/X-1/2-1/2X +o(X)

Posté par
verdurin
re : Développement limité 28-09-14 à 19:42

Je ne suis pas tout à fait d'accord. Il faut remplacer x par 1/x.

Je trouve, au voisinage de zéro
g(x)=\dfrac{-1}{x}\left(1-\frac12 x+\frac34 x^2+o(x^2)\right)

J'en déduit qu'au voisinage de -\infty


 \\  f(x)=-x\left(1-\frac12 \frac1{x}+\frac34 \frac1{x^2}+o(\frac1{x^2})\right)=-x+\frac12-\frac34\frac1{x}+o(\frac1{x})

Sauf erreur de calcul de ma part.

Posté par
Maxamand
re : Développement limité 30-09-14 à 18:44

Bonjour, vous aviez raison. Je n'avais pas bien compris la méthode, même si j'avais fais les grandes lignes grace à votre aide. Suite a la correction tout est beaucoup plus clair maintenant.Même si je vais devoir m'entrainer pour bien avoir la méthode en tête.
merci de votre aide.
Bonne soirée



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