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Niveau Maths sup
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Développements asymptotiques

Posté par
zeflab123
07-03-25 à 21:17

Bonjour,
Il y'a quelques points associés au cours que j'ai récemment eu sur les DLs asymptotiques qui me paraissent assez flous, pourriez vous m'apporter vos éclaircissements ? En vous remerciant !

1. Dans le cours sur les DLs, on a écrit que lorsque l'on détermine un DL d'ordre n\in \mathbb{N} , par souci de "cohérence" on s'arrêtait à l'ordre  n  (on a dit que cela signifie que ce qui est dans le petit "o" est négligeable par rapport aux autres termes du développement ) néanmoins, pour adapter cela, devrait-on-écrire pour f une fonction que l'on a, par exemple,  f(x) = \dfrac{1}{x}+ \dfrac{1}{x^2}+o \biggl( \dfrac{1}{x^2} \biggr) ?, au voisinage de  +\infty, -\infty

2. Quand on a étudié le comportement asymptotique d'une fonction pour   a \in \mathbb{R}   , on a écrit que :  

- pour connaître la position d'une courbe par rapport à sa tangente, on a dit que l'on s'intéresse au premier terme non nul d'un DL d'ordre  p \geq 2 (qui est prépondérant)  , à savoir par exemple si pour f une fonction, on a  f(x) = x + x^3 + x^4+o(x^4) , on s'intéresse à "  x^3 ". Notre prof nous a expliqué que cela marchait pareil en   +\infty/-\infty et qu'il fallait adapter ce "principe" en s'intéressant au terme prépondérant, cela signifie-t-il que si l'on a par exemple  f(x) = 2x+1 + \dfrac{1}{x}+\dfrac{1}{x^3}+o\biggl( \dfrac{1}{x^3} \biggr)   (au voisinage de  +\infty   ou  - \infty   ), on s'intéresse dans les deux cas au terme "  \dfrac{1}{x} " du DL de la différence  f(x) - (2x+1) qui est prépondérant devant les autres ?

3. Si on a pour  f,g,h des fonctions que  f = o(g) et   h \underset{a}{\sim} g  , peut-on-écrire   f =_{a} o(h) , de même si on a que  f = o_a (g) , à-t-on a que  
 \\ o(f) =_{a} o(g)

4. Voici par exemple, un exo que l'on a corrigé en TD qui me laisse perplexe : cela consistait à s'intéresser à l'étude du comportement asymptotique de  x \mapsto \ln(e^{2x}-e^x+1) au voisinage de  +\infty , pour cela on a érit que  \ln(e^{2x}-e^x+1) = 2x + \ln(1 - e^{-x}+e^{-2x}) puis, par DL puisque l'argument tend vers 0 :  \ln(e^{2x}-e^x+1) = 2x - e^{-x}+\dfrac{1}{x}e^{-2x}+ o(e^{-x}) , puis enfin que l'on s'intéresse au premier terme non nul prépondérant du DL de la différence  \ln(e^{2x}-e^{-x}+1) - 2x
 \\  à savoir  e^{-x} . Est-ce-que le genre d'arguments énoncés tels quels suffisent à traiter correctement n'importe quel DL asymptotique en  +\infty/-\infty ont sont-ils à trouver au "cas par cas"

Posté par
carpediem
re : Développements asymptotiques 08-03-25 à 08:25

salut

1/ demande pas claire : sans connaissance de f on ne peut te dire si c'est exact ou faux

si le DA de f est celui que tu donnes alors tout simplement cela signifie que f(x) - \left[ \dfrac 1 x + \dfrac 1 {x^2} \right]   est négligeable devant \dfrac 1 {x^2}

2/ idem : oui x^3 est prépondérant en 0 dans le premier cas et \frac 1 x est prépondérant en \pm \infty dans le second cas et le signe de ce terme donne la position de la tangente en 0 d'équation y = x dans le premier cas et de l'asymptote d'équation y = 2x + 1 dans le deuxième cas

3/ il suffit de revenir aux définitions des notations f = o(g)  et  g \sim h

4/ on applique le dl de ln (1 - h) au terme ln (1 - e^{-x} + e^{-2x}) et je ne vois pas ce que vient faire ce facteur \frac 1 x au milieu ...

et oui on s'intéresse toujours au premier terme non nul puisque pour tout n non nul :

x^{n + 1} = o(x^n)  en 0

\dfrac 1 {x^{n + 1}} = o \left( \dfrac 1 {x^n} \right)  en \pm \infty

Posté par
zeflab123
re : Développements asymptotiques 08-03-25 à 14:02

Pour le 1., ce que je veux dire c'est que : on a dit que quand on écrit  e^x = \displaystyle\sum_{k=0}^{n}\ \dfrac{x^k}{k!} + o(x^n) , on écrit que ce qu'il y a de le petit "o" (ici le terme " x^n ") est négligeable devant n'importe quel élément de  \Biggl( \dfrac{x^k}{k!} \Biggr)_{ k \in [\![0,n]\!] } et que par conséquent il était maladroit d'écrire que l'on a  x = x^2 + o(x) alors que le terme " x " n'est pas négligeable devant le terme "  
 \\ x^2 ", ainsi dans le cas où l'on détermine une asymptote en  
 \\ \pm \infty , en suivant la même logique, il est cohérent d'écrire pour une fonction f (c'est un exemple ici, je ne prétends pas qu'en faisant un DL on tombe à chaque fois sur cela) quelque chose du type  f(x) = \displaystyle\sum_{k=0}^{n}\ \dfrac{1}{x^k} + o \biggl( \dfrac{1}{x^n} \biggr) où l'on écrit qu'au voisinage de \pm \infty , que le terme " \dfrac{1}{x^n} " est négligeable devant les éléments de  \Biggl( \dfrac{1}{x^k} \Biggr)_{ k \in [\![0,n]\!] }



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