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Encadrement sin

Posté par
hbx360
28-02-25 à 11:46

Bonjour,

J'ai un exercice qui demande un encadrement du sin par 2 fonctions polynômes pour tout réel x appartenant à [0; pi/2].

qui sont g(x)=sin(x) - x + \frac{x^{3}}{6} et h(x)=sin(x) - x + \frac{x^{3}}{6} - \frac{x^{5}}{120}}
[/tex]

Dans la correction il est mis :

x - \frac{x^{3}}{6} \leq sin(x) \leq x - \frac{x^{3}}{6}+ \frac{x^{5}}{120}}

Ce que je ne comprend pas c'est pourquoi multiplier par -1 de chaque côté pourquoi ne pas faire plutôt :

- x + \frac{x^{3}}{6}- \frac{x^{5}}{120} \leq sin(x) \leq -x + \frac{x^{3}}{6}

Posté par
hbx360
re : Encadrement sin 28-02-25 à 11:51

Ha et j'oubliais  comme c'est multiplier par -1 sin(x) ne devrait-il pas être négatif donc -sin(x) ?

Ou peut-être y a t-il une règle d'encadrement que je ne connais pas ?

Posté par
gts2
re : Encadrement sin 28-02-25 à 12:21

Bonjour,

Votre texte est bizarre : "par deux fonctions polynômes qui sont" et les fonctions données ne sont pas des polynômes.
Cela ne serait pas plutôt "par deux fonctions polynômes en étudiant les deux fonctions suivantes", étude qui conduit (?) à g(x)>0 et h(x)<0, qui conduit ensuite à la correction.

Posté par
hbx360
re : Encadrement sin 28-02-25 à 13:47

Oui j'ai pas tout mis :

Q1 : Calculer la dérivée troisième de g et en déduire les variations puis le signe de g sur I.
Q2 : Déduire de l'étude de h, le signe de h(x), pour x appartient à I
Q3 : Déduire des deux questions précédentes un encadrement de sin(x) par deux fonctions polynômes pour tout réel x appartenant à I

Ce que je ne comprend pas c'est pourquoi si g(x) > 0 et h(x) < 0 on multiplie par -1 g(x) et h(x) pour arrivé à l'inégalité montré ci-dessus ?

Posté par
gts2
re : Encadrement sin 28-02-25 à 13:56

Vous avez : g(x)=\sin(x)+P_1(x)>0, donc \sin(x)>-P_1(x), c'est simplement P_1(x) qui "passe d'un côté à l'autre" de l'inégalité d'où le signe -. On ne

Posté par
hbx360
re : Encadrement sin 28-02-25 à 14:28

D'accord, il y a autre chose que je ne comprend pas, on me demande ensuite de Montrer que f est dérivable en 0, f vaut  :

\frac{sin(x)}{x}


Donc si j'applique la définition i.e :

\lim_{x\rightarrow a} \frac{f(x) - f(a)}{x-a}


J'obtiens :

\frac{\frac{sin(x)}{x} - \frac{sin(0)}{0}}{x-0}

On est d'accord que du fait que il y a division en 0 on ne peux pas calculer la dérivé en 0 donc on passe par l'encadrement.

Mais ce que je ne comprend pas c'est que l'encadrement ne correspond pas à :

\frac{\frac{sin(x)}{x} - \frac{sin(0)}{0}}{x-0}

et j'ai au lieu de cela :

\lim_{x\rightarrow {0^+ ou -}}\frac{sin(x) - 1}{x} = 0

Donc pas trop compris pourquoi l'encadrement me permettrait de déterminé si f est dérivable en 0 vue que je n'obtient pas le même résultat que la fonction f.

Posté par
gts2
re : Encadrement sin 28-02-25 à 14:54

Il faudrait l'énoncé entier : sin(x)/x n'est pas définie en 0. Donc il y a probablement une première question qui définit f(0) pas continuité avec f(0)=1, d'où le -1 qui apparait dans votre correction.

Posté par
hbx360
re : Encadrement sin 28-02-25 à 15:32

Le voici :
soif f : [-\frac{\pi }{2};\frac{\pi }{2}] \rightarrow \R  définie par f(0) =1 et pour tout x \neq 0, f(x)=\frac{sin(x)}{x}
 \\ .

On note I=[0;\frac{\pi }{2}], J=]0;\frac{\pi }{2}[ et g, h respectivement les fonctions définies sur I par g(x)=sin(x) - x + \frac{x^{3}}{6} et h(x)=sin(x) - x + \frac{x^{3}}{6} - \frac{x^{5}}{120}}

Puis vient les questions cité plus haut.

D'ailleurs ce que je ne comprend pas aussi c'est d'où sorte ses fonction g(x) et h(x) en quoi elle encadre sin(x)/x ?

Posté par
gts2
re : Encadrement sin 28-02-25 à 15:47

C'est bien ce que je disais : f(x) n'est pas sin(x)/x mais "votre texte"  avec, entre autres, f(0)=1.
Donc la dérivée fait bien intervenir \frac{\dfrac{sin(x)}{x}-f(0)}{x-0}=\frac{\dfrac{sin(x)}{x}-1}{x}

Pour le "d'où sorte", disons que le poseur du sujet en sait un peu plus et qu'il a pu, grâce à cela, "deviner" les bonnes fonctions g et h. On vous demande simplement de les utiliser.

Il n'est dit à aucun moment que g(x) et h(x) encadre sin(x)/x.

Par contre la question 3 vous donne un encadrement de sin(x) et même de (sin(x)-x).

Posté par
carpediem
re : Encadrement sin 28-02-25 à 17:31

salut

une fois qu'on a obtenu proprement que P(x) \le \sin x \le Q(x)    (1) alors :

a/ il se trouve que P(0) = \sin 0 = Q(0)     (= 0)

donc :

b/ (1) \iff P(x) - P(0) \le \sin x - \sin 0 \le Q(x) - Q(0)

et pour tout x > 0 on peut diviser par x - 0

donc :

c/ \dfrac {P(x) - P(0)} {x - 0} \le \dfrac {\sin x - \sin 0} {x - 0} \le \dfrac {Q(x) - Q(0)} {x - 0}

d/ et on reconnait un ... dont on peut calculer la limite en utilisant le théorème des ...

Posté par
hbx360
re : Encadrement sin 28-02-25 à 22:12

D'accord je vois, merci gts2 et carpediem pour vos explication.

Posté par
carpediem
re : Encadrement sin 28-02-25 à 23:18

de rien



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