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developpement limité de ln

Posté par
simone555
20-06-08 à 09:56

bonjour,

J'aurai voulu savoir si le DL de ln(x) en 1 à l'ordre 2 est bien:

[-(x-1)²/2] + x - 1

Merci d'avance

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : developpement limité de ln 20-06-08 à 10:42

Il faut préciser que le DL est cherché aux alentours d'une valeur donnée de x.

Le DL proposé est pour les alentours de x = 1

La série entière est :

ln(x) = (x-1) - (x-1)²/2 + (x-1)³/3 - (x-1)^4/4 + ... + (-1)^(n+1) * [(x-1)^n]/n + ...

Cette série (entière) converge dans l'intervalle ]0 ; 2]
-----
Souvent, on préfère exprimer le développement de ln(1+x) aux alentours de x=0 qui est:

ln(x+1) = x - x²/2 + x³/3 - x^4/4 + ... + (-1)^(n+1) * (x^n)/n + ...
Série qui converge pour x dans ]-1 ; 1]

Et donc DL à l'ordre 2 de ln(1+x) aux alentours de x=0 :
x - x²/2 + 0(x²)
-----
Sauf distraction.  

Posté par
mikayaou
re : developpement limité de ln 20-06-08 à 11:20

salut J-P

ne ne comprends pas, pourquoi ne dit-on pas que le DL de ln(x) en 1 est

ln(x) = (x-1) - (x-1)²/2 + o( (x-1)² ) ?

ce qui me gêne c'est l'apparition des monômes x² dans les (x-1)^n suivants...

tu peux détailler, stp ?

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : developpement limité de ln 20-06-08 à 13:13

Citation :
ce qui me gêne c'est l'apparition des monômes x² dans les (x-1)^n suivants


C'est probablement pourquoi on préfère exprimer de développement de ln(x+1) en x = 0 plutôt que celui de ln(x) en x = 1.

Je n'ai pas d'objection à écrire ln(x) = (x-1) - (x-1)²/2 + o( (x-1)² )

Mais je ne sais pas si c'est l'usage...

Ce ne sont jamais que des questions de conventions et habitudes.
Celles-ci changeant de pays à pays et étant modifiées à tour de bras toutes les quelques années, je ne sais pas trop où on en est aujourd'hui à 13h14 dans nos régions.


Posté par
mikayaou
re : developpement limité de ln 20-06-08 à 14:09

en fait, c'est pour répondre à la question posée du DL de ln(x) en x=1

si on représente ln(x) et qu'on désire son approximation en x=1, c'est :

y = (x-1)-(x-1)²/2 soit

y = -x²/2 + 2x -3/2

qu'il faut donner, non ?

comme le montre cette représentation :

developpement limité de ln

Posté par
Camélia Correcteur
re : developpement limité de ln 20-06-08 à 14:25

Bonjour

Le développement de ln(x) au voisinage de 1 à l'ordre 2 est bien

(x-1)-(x-1)2/2 +o(x-1)2

par simple application de la formule de Taylor :ln(1)=0, ln'(1)=1, ln"(1)=-1

Posté par
mikayaou
re : developpement limité de ln 20-06-08 à 14:28

merci Camélia

Posté par
Camélia Correcteur
re : developpement limité de ln 20-06-08 à 14:29

... échange de bons procédés!

Posté par
mikayaou
re : developpement limité de ln 20-06-08 à 14:33

étonnant de voir la qualité de l'approximation au d° 3

developpement limité de ln

Une question de béotien

il doit être certain que la courbe verte (^3) est plus proche de la rouge (lnx) au voisinage de 1

En revanche, elle semble s'en éloigner plus vite que la bleue, pour x>1

est-ce tjs le cas ?

Posté par
mikayaou
re : developpement limité de ln 20-06-08 à 14:43

ma question n'est pas claire

je reformule

on se doute que le DL va approximer la courbe en une abscisse donnée

on peut donc penser que le DL à l'ordre n+1 sera plus proche de la courbe que celui à l'ordre n au voisinage de l'abscisse donnée,

mais également ce DL(n+1) sera plus proche que DL(n) le plus éloigné possible de cette abscisse

est-ce une fausse idée ? l'exemple ci-dessus semble le montrer...

est-ce généralisable ? pour toutes les fonctions ? ça se démontre ?

merci

Posté par
Camélia Correcteur
re : developpement limité de ln 20-06-08 à 14:51

D'une certaine manière oui... La différence entre la vraie fonction et l'approximation d'ordre n est "en (x-a)n". tant que x-a est plus petit que 1, (x-a)n < (x-a)n-1
mais dès que l'on s'éloigne, la différence en (x-a)n croit très vite. De plus, ici on est avec une série de rayon 1...

Ton dessin est très instructif, on a souvent du mal à faire comprendre qu'un DL donne une approximation seulement sur un "petit" voisinage. Comme les calculs de majoration d'erreur sont passés de mode, il est bon de voir un tel dessin.

Quelque chose me chagrine néanmoins dans ta f3

f_3(x)=f(1)+f'(1)(x-1)+f''(1)(x-1)^2/2+f'''(1)(x-1)^3/6+o(x-1)^3

et comme f'''(1)=2, il y a un x3/3

Posté par
mikayaou
re : developpement limité de ln 20-06-08 à 14:58

le DL est en (x-1)^3/3 et non sur 6, non ?

Posté par
mikayaou
re : developpement limité de ln 20-06-08 à 14:59

j'ai dit une bétise, je crois

Posté par
Camélia Correcteur
re : developpement limité de ln 20-06-08 à 15:01

Si on applique bêtement la forrmule de Taylor c'est \frac{f^{(k)}(a)(x-a)^k}{k!}

En revanche pour le comportement lointain, ai-je été assez claire?

Posté par
mikayaou
re : developpement limité de ln 20-06-08 à 15:08

oui c'est clair

d'autant que le dessin faux faisait penser à un mauvais raisonnement

avec le bon, la verte est bien plus proche que la bleue

developpement limité de ln

Posté par
mikayaou
re : developpement limité de ln 20-06-08 à 15:09

donc, même en s'éloignant, la verte reste quand même plus proche que la bleue qui s'en éloigne la première de la rouge (lnx)

Posté par
Camélia Correcteur
re : developpement limité de ln 20-06-08 à 15:15

Tant que l'on est près, la verte est plus proche, dès qu'on a dépassé la distance 1, l'écart s'inverse.

Posté par
mikayaou
re : developpement limité de ln 20-06-08 à 15:18

merci Camélia

tu peux "vulgariser" cette notion de distance 1 ? en lien avec la notion de "rayon=1" que tu évoquais ?

bien sûr je pourrais me replonger dans un cours, mais si tu savais "le faire sentir", avec des notions simples ?

Posté par
Camélia Correcteur
re : developpement limité de ln 20-06-08 à 15:22

On voit peut-être mieux ici:

\red f(x)=e^x
\blue f_1(x)=1+x
\green f_2(x)=1+x+\frac{x^2}{2}
\magenta f_3(x)=1+x+\frac{x^2}{2}+\frac{x^3}{6}

developpement limité de ln

Posté par
mikayaou
re : developpement limité de ln 20-06-08 à 16:32

posts croisés, Camélia



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