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Niveau terminale
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Etude de fonction avec factorielle

Posté par
Molotov79
11-02-19 à 17:29

Bonjour , je demande de l'aide dans mon exo qui suit :
Exercice:
Pour tout n* on note fn definie sur + par fn(x)=\frac{x^ne^{-x}}{n!}
Partie A:
1.Etudier les variations de fn
2.Pour tout entier superieur ou egal a 2, etudier la position de (Cn) et (Cn-1) et verifier que An(n,fn(n))(Cn-1)
3.Construire sur un meme graphique C1,C2,C3

Partie B
Soit fn(n)=Un
1.a.En utilisant les resultats de la partie A, demontrer que (Un) decroissante
b.(Un) converge t-elle? justifier
2.Soit g(t)=ln(1+t)-t+\frac{t^2}{4}
a)en utilisant les variations de g montrer que pour t element de [0;1] ln(1+t)<t-((t^(2))/4)
b.En deduire que pour tout n*
on a
(1+\frac{1}{n})^{\frac{1}{n}}e^{1-\frac{1}{n}}
3.a)Demontrer que pour tout entier n non nul \frac{Un+1}{Un}\leq e^{\frac{-1}{4n}}
b)En deduire que pour tout entier n2,Une^{-1-\frac{1}{4}(\frac{1}{n-1}+\frac{1}{n-2}+...+\frac{1}{2}+1)}
4.a.Demontrer que pour tout entier n2on a
\int_{1}^{n}{\frac{dt}{t}}\leq 1+\frac{1}{2}+\frac{1}{3}+...+\frac{1}{n-2}+\frac{1}{n-1}
b.En deduire que pour tout n2, une^{-1-\frac{ln(n)}{4}}
c)Quelle est le limite de (Un)

Posté par
malou Webmaster
re : Etude de fonction avec factorielle 11-02-19 à 17:44

les règles n'ont pas changé
point 4 de Sujet ancien- ne plus donner ce lien-merci
....

Posté par
matheuxmatou
re : Etude de fonction avec factorielle 11-02-19 à 17:45

malou : Molotov ne change pas non plus

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 11-02-19 à 18:14

Partie A j'ai tout fait , Partie B , 1.a je ne sais pas quoi utiliser je veux calculer fn(n)-fn-1(n) mais elles sont egales d'apres la partie A

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 14-02-19 à 18:16

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 14-02-19 à 18:54

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 14-02-19 à 19:33

Bonsoir , aidez moi svp , j'ai fait la partie A sans probleme pour la partie B , la 1 je n'ai aucune idee , pour 2b y a erreur je l'ai rectifie et fait , la 3a et 3b donnez moi des pistes svp car j'ai beaucoup essaye mais rien

Posté par
cocolaricotte
re : Etude de fonction avec factorielle 15-02-19 à 19:45

Bonjour ,

Au lieu de montrer tant d'impatience il faudrait peut-être lire l'énoncé : "".En utilisant les resultats de la partie A, demontrer que (Un) decroissante""

Si tu nous donnais tes résultats de la partie A !

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 15-02-19 à 19:47

rectificiation question 2b c'est a droite puissance (1-1/4^n)
Bonsoir est ce que quelqu'un peut m'aider pour la question 3a et 4
voila ce que j'ai essaye
\frac{Un+1}{Un}=(1+\frac{1}{n})^n.e^-1
comment demontrer que c'est inferieur ou egal a e^(-1/4n)
dans la 4.a quand je transforme j'ai \int_{1}^{n}{\frac{dt}{t}}=ln(n) et 1+\frac{1}{2}+\frac{1}{3}+...+\frac{1}{n-2}+\frac{1}{n-1}=\sum_{k=1}^{n}{\frac{1}{k}}=\frac{n+1}{2}

Posté par
vham
re : Etude de fonction avec factorielle 15-02-19 à 21:52

Bonsoir,

Intéressant exercice, mais je me range inconditionnellement à la position de cocolaricotte :

Si tu nous donnais tes résultats de la partie A ! et partie B 2b)

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 15-02-19 à 21:56

Enfin cocolaricotte ,
Partie A,
1.bon D'apres mon TV fn croissante sur ]0;n[ et decroissante sur le reste
2.fn(x)-fn-1(x)=-f'n(x) , sur ]0;n] Cn-1 est sur Cn et sur n jusqu'a l'infini Cn est sur Cn-1
apres calcul An est bien un point de Cn-1 car ses coordonnees le verifient
Partie B
fn-1(n)=fn(n)=Un  , Sur [n-1;+[, fn-1 decroissante
n-1<n alors fn-1(n-1)<fn-1(n) donc Un est decroissante car Un-1>Un
3.a en divisant Un+1 par Un j'ai (1+\frac{1}{n})^n.e^-1

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 17-02-19 à 09:51

Bonjour,
Certes j'ai publie mes resultats comme vous dites mais rien , l'exercice est-il pointu à ce point ?

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 17-02-19 à 10:47

Posté par
carpediem
re : Etude de fonction avec factorielle 17-02-19 à 11:15

salut

u_{n + 1} - u_n = f_{n + 1}(n + 1) - f_n(n) = f_n(n + 1) - f_n(n) < 0 car f_n est décroissante sur l'intervalle [n, +oo[

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 17-02-19 à 11:21

Salut carpediem,  oui merci ensuite
regarde ce que j'ai fait

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 17-02-19 à 11:22

Un decroissante et majore par fn(n) donc elle converge

Posté par
malou Webmaster
re : Etude de fonction avec factorielle 17-02-19 à 11:34

là va falloir revoir les théorèmes du cours ....

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 17-02-19 à 11:39

Explicitement ?

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 17-02-19 à 11:43

Bon donc toute suite decroissante et non minoree tend vers moins l'infini

Molotov79 @ 17-02-2019 à 11:22

Un decroissante et majore par fn(n) donc elle converge

Posté par
malou Webmaster
re : Etude de fonction avec factorielle 17-02-19 à 11:47

ces deux phrases ne veulent absolument pas dire la même chose

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 17-02-19 à 11:52

j'ai rectifie c'est pour cela que y a du vert

Posté par
carpediem
re : Etude de fonction avec factorielle 17-02-19 à 11:58

si tu as fait la partie A correctement tu arrêterais de dire des bêtises !!!

le tableau de variation et les trois premières courbes permettent de répondre correctement à la convergence de la suite (u_n)

pour u_{n + 1}/u_n il suffit de prendre le logarithme et appliquer ce qui précède ...

\int_1^n \dfrac {dt} t = \sum_1^{n - 1} \int_k^{k + 1} \dfrac {dt} t \le ...

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 17-02-19 à 13:03

en regardant le tableau de variation j'ai vu ma bourde , Un est bien minoree et par 0 de plus elle est decroissante donc elle converge vers 0
\frac{Un+1}{Un}=(1+\frac{1}{n})^n.e^-1
j'applique le logarithme a cela ?
pour l'expression qui ressemble a la constante d'euler , en remplacant j'ai \sum_{1}^{n-1}{}\int_{k}^{k+1}{\frac{dt}{t}}\leq \sum_{1}^{n-1}{\frac{1}{k}}
apres simplification et integration j'ai ln(1+\frac{1}{k})-ln(k)\leq \frac{1}{k}
puis je pose X=1/k je transpose et j'etudie la fonction sur [0;+[ et les limites au bornes me montre qu'elle est negative alors ln(1+t)<t en remplacant par 1/k j'ai l'inegalite

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 17-02-19 à 13:05

c'est ln (1+1/k)-1/k le moins ln(k) est une erreur

Posté par
carpediem
re : Etude de fonction avec factorielle 17-02-19 à 13:56

Molotov79 @ 17-02-2019 à 13:03

en regardant le tableau de variation j'ai vu ma bourde , Un est bien minoree et par 0 de plus elle est decroissante donc elle converge vers 0
comment le sais-tu ?

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 17-02-19 à 14:00

j'ai trace les courbes et j'ai regarde le tableau de variation , d'apres le Tv Un>0
et egalement tu m'as aide a montrer que Un est decroissante alors elle converge et vers 0 qui est le minorant
pour la 3a regarde ce que j'ai pour Un+1/Un=(1+(1/n)^n.e^-1 et y a bien une difference avec la question precedente

Posté par
carpediem
re : Etude de fonction avec factorielle 17-02-19 à 14:04

tu n'as toujours pas prouvé que la limite est 0 ...

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 17-02-19 à 14:09

0,Un<\frac{e^{-n}.n^{n-1}}{(n-1)!}
limite en plus l'infini de\frac{e^{-n}.n^{n-1}}{(n-1)!} je trouve 0

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 17-02-19 à 14:13

(n-1)! tend vers plus l'infini et le numerateur vers 0 alors par quotient

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 17-02-19 à 17:43

Bon la limite n'est pas demandée ici je vais trop vite
Bon je remarque que ln(n)<ou égal1+1/2+...+1/n-1 si je remplace le ln(n) dans 3.b , j'ai l'inégalité du 4b ?
Comment démontrer que (1/n!)<(e/n)^n pour tout n non nul , c'est la dernière question que je n'ai pas recopié

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 19-02-19 à 13:35


Comment démontrer que (1/n!)<(e/n)^n pour tout n non nul , c'est la dernière question que je n'ai pas recopié

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 19-02-19 à 13:35

Je l'ai donné à mon prof il pouvait pas

Posté par
carpediem
re : Etude de fonction avec factorielle 19-02-19 à 14:19

1/n! < (e/n)^n \iff (n/e)^n < n! et ceci me semble faux ...

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 19-02-19 à 14:32

Ah bon ? Quel estle problème ?

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 19-02-19 à 15:06

Elle est bien vraie ! mais comment la démontrer ??

Posté par
vham
re : Etude de fonction avec factorielle 19-02-19 à 16:33

Bonjour,

Reportez-vous à la formule de Stirling
n! est équivalent à (2n)(n/e)n quand n tend vers l'infini.

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 19-02-19 à 16:37

Je suis en terminale , Monsieur vham y a t il un chemin pour le demontrer avec des acquis de terminales svp ?
si je pouvais avoir la reponse j'en serai ravi car ce n'est pas un Dm

Posté par
vham
re : Etude de fonction avec factorielle 19-02-19 à 16:57

--> Molotov79 : je vous donne la formule de Stirling pour vous éviter de dire des bêtises.
Démontrer c'est donner un enchaînement complet et cohérent, et pas simplement fournir des résultats piochés ici ou là.
Je ne sais pas juger de votre niveau réel en maths. A vous de voir sur Internet si vous êtes capable de suivre les démonstrations données pour cette formule de Stirling.

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 19-02-19 à 17:07

Je suis en terminale et mon professeur interdit d'utiliser une quelconque methode superieure !

Posté par
vham
re : Etude de fonction avec factorielle 19-02-19 à 17:23

Jamais un professeur ne m'a interdit l'accès à une connaissance. Qu'ils aient exigé d'utiliser correctement leurs cours, oui. Au delà c'était ma propre curiosité ....

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 19-02-19 à 17:25

Les gens sont differents !
Vu que vous connaissez des formules de stirling , n'avez vous pas une methode , lisez l'enonce de l'exercice peut etre cela vous aidera

Posté par
malou Webmaster
re : Etude de fonction avec factorielle 19-02-19 à 17:28

Citation :
lisez l'enonce de l'exercice peut etre cela vous aidera


je la trouve excellente

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 19-02-19 à 17:32

Posté par
vham
re : Etude de fonction avec factorielle 19-02-19 à 20:57

Bonsoir,

Ici on accepte d'aider, de conseiller, mais pas de se faire mener en bateau. En plus vos up, up raisonnent comme des injonctions de vous donner des réponses toutes faites.

Cet exercice est-il un DM donné par votre professeur ou un exercice que vous vous êtes donné à vous- même ?
Que veux dire exactement votre intervention du 19-02-19 13:35 "je l'ai donné à mon prof il pouvait pas" ?

Posté par
larrech
re : Etude de fonction avec factorielle 19-02-19 à 21:34

Comme   U_n=f_n(n) = \dfrac{n^n e^{-n}}{n!}  tend vers 0 quand n\to \infty, il doit bien arriver un moment où  ,  \dfrac{n^n e^{-n}}{n!}<1, non ?

A condition que la décroissance soit régulière, c'est à dire que U_{n+1}<U_n, ce qu'il faut vérifier.

Posté par
lake
re : Etude de fonction avec factorielle 20-02-19 à 11:47

Bonjour,

  Il a été prouvé que pour n\geq 2, u_n\leq \text{e}^{-1-\frac{\ln\,n}{4}} donc que u_n\leq 1

  Il reste à vérifier que u_1\leq 1.

Posté par
vham
re : Etude de fonction avec factorielle 20-02-19 à 14:11

Pas facile de savoir ce qui, pour Molotov79, est "démontré" où est simplement résultat pioché dans les questions de l'énoncé.
Pas facile donc de renouer un raisonnement correctement construit sur ses propos assez approximatifs ...

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 20-02-19 à 18:43

Salut tout le monde , finalement mon prof l'a fait , regardez:
Pour tout x >0 ,Soit fn(x)=ex-\frac{x^n}{n!}
Initialisation
f1(x)=ex-x>0
Supposons fn(x)>0
fn+1'(x)=fn(x)>0 alors fn+1(x) croissante d'où fn+1(x)>fn(0)=1 alors fn(x)>1 en transposant j'ai
e^x>\frac{x^n}{n!} , \frac{e^x}{x^n}>\frac{1}{n!}
On pose x=n , donc on a l'inégalité

Posté par
carpediem
re : Etude de fonction avec factorielle 20-02-19 à 18:52

ouais .... en fait ça vient immédiatement avec la fonction de l'énoncé après son étude  ... comme l'a dit lake

Posté par
Molotov79
re : Etude de fonction avec factorielle 20-02-19 à 19:10

Salut ! Et mon exercice "somme inverse puissance impaire avec l'integrale de 0 à 1/2" carpediem, je demande de l'aide

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