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DM encadrement sin (x).

Posté par
fskmaj
30-12-08 à 12:03

Bonjour j'ai un DM pour la rentrée et je n'arrive pas a répondre a quelques questions... Je sais que ce sujet a déja été posté mais je n'ai pas les meme difficulté que la personne. J'ai réussi a faire le début mais je bloque a la fin.
J'ai réussi le grand A et la question  du B mais je bloque a partir de la question 2 du B...
Voici le sujet:

A- Encadrement de sinx pour x  ]0;/2 [  

Sur la figure ci-dessous:
M appartient au cercle trigonométrique, C et S sont les projetés orthogonaux du point M sur les axes, T est le point d'intersection de la droite (OM) et de la tangent Delta au cercle au point I.

1-Calculer la longueur IT en fonction de x.
IT= tanx

2-Calculer des aires A1 et A2 des triangles OIM et OIT, puis l'aire A du secteur de disque OIM.

A1= 1/2 * sin(x)
A2=1/2 * tan(x)
A= 1/2 * x

3- En remarquant que l'on a A1<A<A2 , montrer que,  pour tout réel x de l'intervalle ]0;/2[ :
sinx x tanx
En déduire que pout tout x élement de ]0;/2[
xcosx x tanx     (1)


B- Limite de sinx/x lorsque x tend vers 0
1- en utilisant (1) de la partie A, justifier que, pour tout x de l'intervalle ]0;/2 [
cosxsinx/x1       (2)

2- Vérifier que la propriété (2) est encore vraie pour tout x de l'intervalle ]-/2;0[
J'ai remplacé x par une valeur qui apparient a l'intervalle négatif et je trouve que c'est toujours vrai. Est ce qu'on me demande?

3- Donner lim x 0  cosx
je bloque ici.
Comme sinx/x est coincé entre deux quantités qui ont pour limite 1 lorsque x tend vers 0 on dira que:

lim x 0   sinx/x = 1

On peut visualiser ces résultats en affichant les courbes d'équation y = cosx, y= sinx/x et y = 1 sur l'écran d'une calculatrice mise au préalable en MODE Rad et en utilisant ZOOM Ztrig

Voici la figure. Merci a tout ceux qui voudront bien me guidé.

DM  encadrement sin (x).

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 12:13

Et voici la suite, je n'y arrive absolument pas! sa serait gentil de maider. merci.

C- Dérivées des fonctions trigonométriques

1- En utilisant le résultat du B, démontrer que la fonction sinus est dérivable en 0 et présiser la valeur de sin'(0)


2- Établir que pour tout réel non-nul h apparteant á [-/2 ; /2]
(1-cosh)/h2 = (sinh/h)2 1/(1+cosh)

En déduire que la fonction cosinus est dérivable en 0 et déterminer cos'(0)


3- On sait que pour tout réel a et b sin(a+b)= sina cosb + sinb cosa
En déduire que la fonction sinus est dérivable sur R et déterminer sa fonction dérivée.

4- Pour tout réel x: cosx = sin(x+/2)

démontrer que la fonctiopn cosinus est dérivable sur R et que pour tout réel x on a cos'(0)= -sinx

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 13:50

Bonjour,

Je ne comprends pas l'énoncé de A.3.

Nicolas

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 15:22

Oui dsl c pas clair du tout!
3- En remarquant que l'on a A1AA2 , montrer que,  pour tout réel x de l'intervalle ]0;/2[ :
sinx x tanx
En déduire que pout tout x élement de ]0;/2[
xcosx sinx x     (1)
J'espère ke c mieux! merci

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 15:27

B- Limite de sinx/x lorsque x tend vers 0
1- en utilisant (1) de la partie A, justifier que, pour tout x de l'intervalle ]0;/2 [
cosxsinx/x1       (2)
La ossi y avé une erreur...

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 15:53

Le SMS est interdit sur ce forum. Dernier avertissement.

A.3. est simplissime : où en es-tu ?
B.1. également : où en es-tu ?

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 15:56

J'en suis a B.2.

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 16:01

B.2. On ne te demande pas de vérifier que l'inégalité est vraie pour une valeur que tu choisis au hasard, mais pour tout x de ]-pi/2;0[. En fait, il suffit de faire une démonstration analogue pour un x négatif (sous l'axe des abscisses).

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 16:05

donc je dois remplacé x dans l'expression demandé par -x?  

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 16:14

B.2. Non, tu dois refaire une figure avec un x négatif, et donc S, M et T sous l'axe des abscisses.
Puis tu déroules un raisonnement similaire à ci-dessus pour prouver le résultat.

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 16:15

ah! c'est bon j'ai trouvé. Et pour la B.3 est ce que je dois remplacé x dans cos(x) par 0? Je calcul et verrai il me semble que je dois trouvé 1.

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 16:18

Attention au français !

Citation :
ah! c'est bon j'ai trouvé. Et pour la B.3 est ce que je dois remplacer x dans cos(x) par 0 ? Je calcule et verrai il me semble que je dois trouver 1.


La fonction cosinus est continue en 0. Donc 3$\lim_{x\to 0}\cos(x)=\cos(0)=1

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 16:23

Dois je  démontrer que la fonction cosinus est continue en 0? En faite j'ai essayé de remplacer x par 0 mais après je bloque dans mon calcul.

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 16:25

C'est normalement vu dans le cours.
Oui, remplace x par 0.

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 16:36

En remplaçant x par 0 je trouve a 1 moment :
(cos(0+h)-sin(0))/ h. J'ai transformé cos (0+h) avec la formule qui correspond et je bloque.

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 16:39

Je ne comprends pas ce que tu fais ? Tu tentes de répondre à quelle question ? Quel est son énoncé précis ?

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 16:49

3- Donner lim cos(x) quand x tend vers 0. J'en suis là. Désolée.

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 16:52

La fonction cosinus est continue en 0. La limite est cos(0), qui vaut 1.

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 17:06

OK! Je mets cela. Quand au C.1 je n'y arrive pas. Je sais que je dois calculé f'(x) mais je trouve cela compliqué...

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 17:07

C.1. Applique la définition "f est dérivable en x0 si..."

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 17:08

Je sais que je dois calculer...

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 17:11

f est dérivable en x0 si le taux d'accroissement entre x+h et x de la fonction admet une limite finie quand h tend vers 0.Est-ce cela?

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 17:15

f est dérivable en x0 si le taux d'accroissement entre 0+h et 0 de la fonction admet une limite finie quand h tend vers 0.Est-ce cela?

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 17:18

Oui.
Exprime ce taux d'accroissement et regarde s'il admet une limite.

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 18:10

Dans l'énoncé il est dis que je dois reprendre le résultat de B pour démontrer la dérivabilité de sin(x) en 0. Je ne vois pas comment l'utiliser. De plus en calculant le taux d'accroissement je bloque, j'obtient :
(sin(0+h)-sin(0))\h

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 18:12

et de la je ne vois pas comment m'y prendre. Pourriez vous m'aidez.

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 18:20

Commence par remplacer sin(0) par sa valeur, et tu reconnaîtras quelque chose...

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 18:31

En faite j'ai remplacé sin(0+h) par sin(0)cos(h)+cos(0)sin(h). est-ce bon? Et en remplaçant  sin(0) par 0 je trouve que le calcul est égal a 0.

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 18:37

Ah en faite en remplaçant et en simplifiant j'obtiens sin(h)/h. Ce qui est semblable à sin(x)/x? Il me semble...

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 18:38

La valeur de sin'(0) est donc égale à 1! Je me compliquais la vie pour rien ... Merci

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 18:44

Est-ce que pour montrer que la fonction sinus est dérivable en 0, montrer que la limite de sin(0) est semblable à l'expression de sinx est suffisant?  

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 20:49

Citation :
montrer que la limite de sin(0) est semblable à l'expression de sinx est suffisant?

C'est incompréhensible. Sin(0) est une constante : elle ne peut pas avoir de limite !

As-tu appris ton cours ? Pour montrer que sinus est dérivable en 0, il suffit de montrer que la limite quand h tend vers 0 de (sin(0+h)-sin(0))/h existe et est finie.

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 20:56

En faite ce que je veux savoir c'est si sin(h)/h est finie? Merci

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 20:58

sin(h)/h est finie : c'est un nombre réel !

La vraie question est de savoir si \lim_{h\to 0}\frac{\sin h}{h} est finie. C'est bien sûr le cas, puisque cette limite est égale à 1.

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 21:03

Ah oui, je me suis embrouillé l'esprit.. Pour le C.2 je n'arrive pas a prouver l'égalité, mais je peux quand même continuer mais je ne vois pas comment en déduire cos'(0).

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 21:06

C.2. L'énoncé est quasi-illisible !
S'agit-il de montrer que :
3$\frac{1-\cos h}{h^2} = \left(\frac{\sin h}{h}\right)^2 \frac{1}{1+\cos h}

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 21:09

Oui désolé c'est ça.

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 21:11

Indice : pars du membre de gauche, et multiplie numérateur et dénominateur par (1+cosh)

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 21:13

Ok! j'essaie merci

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 21:31

Une question: dois je dévelloper le dénominateur?

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 21:31

Le dénominateur, non.
En revanche, au numérateur, reconnais une identité remarquable.

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 21:33

oui oui je l'ai vu : a carré - b carré.

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 21:50

Le seul moyen que je vois pour faire apparaitre sinus est de remplacé cos^2(h) par (1-cos(2h))/2 puis cos(2h) par cos^2 (h) -sin^2(h). Est ce cela?

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 21:51

Non.
Montre tes calculs jusqu'à l'application de l'identité remarquable comprise.

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 21:53

ok! mais je ne trouve pas comment on fait les traits de fractions. sans eux sa sera illisible..

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 21:54

Mets des parenthèses, et cela ira bien.

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 21:58

[1-cos(h)]x[1+cos(h)]/ h^2 x(1+cos(h))

= 1-cos^2(h)/ h^2 x (1+cos(h)).
Voila pour l'instant.

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 21:59

OK.
Pour obtenir ce que tu souhaites, il suffit de remplacer 1-cos²h par sin²h.
Cela ne découle-t-il pas d'une formule du cours ?

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 22:03

Ah oui effectivement je n'avais pas fais attention. La somme du carré du sin et du cos est égale à 1. Première formule de trigonométrie que j'ai appris!!

Posté par
fskmaj
re : DM encadrement sin (x). 30-12-08 à 22:23

J'ai trouvé c'est bon. Merci encore. Pour montrer la dérivabilité de cosinus en 0 je dois la déduire de ce qu'on vient de démontrer mais je ne vois pas comment...

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