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Exercice Suite + dérivée TS

Posté par
Lun
24-09-16 à 23:23

Bonjour, je suis bloquée à l'un des exercice de mon DM


Sujet: Donner une expression en fonction de x appartenant à ]2;+infini[ et de n un entier naturel de la dérivée n-ième de la fonction f définie par f(x)= 1/(x-2).

Bon, de là, j'ai compris qu'il fallait faire la dérivée de la fonction
donc , -1/((x-2)2)

puis la dérivée de la dérivée
donc, (2x-4)/((x-2)4

Et puis la dérivée de la dérivée de la dérivée
Numérateur/((x-2)8)

Bref, j'ai compris que le numérateur était égale à (x-2)n^2
Quant-au numérateur j'ai trouvé:  2(x-2)[sup]4
-(2x-4)(4(x-2)3)
Mais je ne suis pas sûr que le numérateur soit bon et si c'est le cas, je ne vous pas une relation apparaître avec n...

Si quelqu'un pourrait m'aider, je vous en serais reconnaissante.

Lun

Posté par
fenamat84
re : Exercice Suite + dérivée TS 24-09-16 à 23:52

Bonjour,

La dérivée première est correcte.
Par contre, tu devrais revoir ta dérivée seconde... car elle est fausse !!

Par rappel, la dérivée de \frac{1}{u^n} est donnée par : -\frac{nu'}{u^{n+1}}.

Posté par
fenamat84
re : Exercice Suite + dérivée TS 24-09-16 à 23:57

Ah non, autant pour moi elle est correcte...
Mais tu pouvais faire beaucoup mieux en simplifiant ton numérateur !! En factorisant par 2 : (2x-4) = 2(x-2) et le (x-2) se simplifie avec le (x-2)4 du dénominateur...
Ce qui donne 2/(x-2)3.

Mais en utilisant la formule que j'ai donnée plus haut, tu aurais pu directement arriver au résultat...

Posté par
Lun
re : Exercice Suite + dérivée TS 24-09-16 à 23:59

Bonjour,

Donc la deuxième ça ferait 2/(x-2)^3 ?

Posté par
fenamat84
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 00:02

Oui.
Ta dérivée seconde que tu as donnée était correcte, mais pas assez  simplifiée.

Posté par
Lun
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 00:02

Wow d'accord ok, donc logiquement à la dérivée suivante:

-(4)/(x-2)^4   (j'avais oublié le - tout à l'heure)

Posté par
Lun
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 00:07

Pardon

-4/(x-2)^3

Posté par
fenamat84
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 00:08

Non, la dérivée suivante donne : (en utilisant la formule de 1/u^n donnée plus haut)

-(2*3) / (x-2)^4 = -6/(x-2)^4.

Posté par
Lun
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 00:15

Ah oui!

Donc la prochaine (cette fois c'est la bonne):

-8/(x-2)^5

Posté par
fenamat84
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 00:23

Non plus !
Le signe change à chaque dérivée !! Et n=4.
Considères toujours que tu fais -6 fois la dérivée de la fonction 1/u^n. Ainsi tu ne te tromperas pas.
Cela devient : -(-6)*4 / (x-2)^5 = +24/(x-2)^5.

Posté par
Lun
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 00:31

Roah!

Bon ok.

Et donc, après il faut traduire ça avec des n, j'avais pensé à

-2n/(x-2)^(n+1)

Mais on n'arrive pas à trouver la première dérivée avec ça...

Du coup je pense que le dénominateur est bon mais j'ai du mal avec le numérateur...

Posté par
fenamat84
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 00:40

Ton dénominateur est correct, c'est bien (x-2)^(n+1) (Tu remarques que le degré augmente de 1 à chaque dérivée, ceci était assez évident à visualiser... )

2e information : tu peux aussi constater qu'à chaque dérivée, tu changes de signe !
La dérivée 1ère donne un - , la seconde un +, la 3ème un - , etc... ainsi de suite.
Donc peux-tu écrire une expression en fonction de n qui répondrait à cette information ?

Posté par
Lun
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 00:42

Bah je pensais à -(quelque chose)^n

Mais le quelque chose doit être fixe non?

Posté par
fenamat84
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 00:47

Faisons plus simple...
Quelle expression en fonction de n donnerais-tu pour cette suite :

+1 ; -1 ; +1 ; -1 ; +1 ; etc..... ?

Posté par
Lun
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 00:49

-(-1)^n

Posté par
fenamat84
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 00:53

Pourquoi un signe "-" devant ??
Si tu remplaces n par 0, cela donne -1 et non +1.

Posté par
fenamat84
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 00:55

Pour rappel, n'importe quel nombre à la puissance 0 donne 1 !

Posté par
Lun
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 00:55

Bah c'est ce qu'il faut non?

La première dérivée c'est bien -1 ?

Posté par
fenamat84
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 01:04

Attention, à n=0, tu retrouves tout simplement la fonction donnée au départ !!
Soit f(x)=1/(x-2), ici c'est donc bien un "+"

A n=1, c'est la dérivée première. Et c'est bien un signe "-". Etc..
Donc au final, c'est bien (-1)^n et non pas -(-1)^n qui répond au problème !

Posté par
Lun
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 01:06

effectivement mais (-1)^n ne marche plus à partir de U2 puisque ça fera 1

Posté par
fenamat84
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 01:09

Pourquoi cela ?
La dérivée première donne bien -1/(x-2)² non ? (n=1)

Posté par
Lun
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 01:12

Oui mais la dérivée d'après donc U2 = 2/(x-2)^3

Or (-1)^2 = 1 pas 2

Posté par
fenamat84
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 01:18

Ah...
Je n'ai donnée qu'un bout de la solution finale !!
A savoir (-1)^n (car à chaque dérivée, le signe change)

A présent, reste à déterminer le dernier bout...
Indication :

Tu remarques que :
Dérivée 1ère : 1
Dérivée seconde : 1*2
Dérivée tierce ; 1*2*3
Dérivée 4e : 1*2*3*4
etc...
Donc quelle expression en fonction de n peux-tu écrire ?

Posté par
Lun
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 01:23

euh...

1*n*(n+1)*(n+2)*...   ?

C'est pas du style x!   ?

Posté par
fenamat84
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 01:26

Non !!

Tu as tout simplement : 1*2*3*4*...*n (n correspond à ta dérivée n-ème justement)

Mais le produit : 1*2*3*4*...*n : ne reconnais-pas ce type d'écriture ? Comment cela peut-il aussi s'écrire ?

Posté par
Lun
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 01:30

Bah c'est une somme...

n(n+1) ?

Posté par
fenamat84
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 01:32

Ah si je viens de voir ta réponse : oui, justement !! Tu reconnais la forme factorielle !!
1*2*3*4*...*n = n! (avec la convention bien sûr 0! = 1).

Au final, en regroupant tout, on obtient :

Pour tout entier naturel n et tout x appartenant à ]-2;+inf[ :
f(n)(x)=(-1)^n * n! / (x-2)^(n+1)

Je te laisserai éventuellement voir que c'est bien la formule attendue en testant différentes valeurs de n.

Posté par
Lun
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 01:34

f(n) (x) ?

Il sert à quoi le n?

Posté par
fenamat84
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 01:36

Bien sûr l'écriture f(n)(x) (n entre parenthèses) désigne la dérivée n-ème de la fonction f.
A ne pas confondre avec l'écriture f n(x) (sans parenthèse) qui désignerait non pas la dérivée mais le degré n-ème de la fonction f.

Posté par
Lun
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 01:39

D'accord, donc il est indispensable ici

Posté par
fenamat84
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 01:43

Justement c'est la notation mathématique.
On note f(n)(x) la dérivée n-ème de la fonction f. Ce qui d'ailleurs répond à la question qui t'es demandée.

f(1)(x) serait la dérivée première (qu'on écrit plus généralement f'(x))
f(2)(x) la dérivée seconde (on l'écrit plus généralement f''(x))

A partir de n=3, on commence à adopter l'écriture f(3)(x) afin de ne pas trop s'alourdir en " ' "

Posté par
fenamat84
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 01:45

Oui les parenthèses sont indispensables !!
Car sinon, on pourrait croire que c'est le degré de la fonction f, et non la dérivée !! Ce qui est hors-sujet...

Posté par
Lun
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 01:46

D'aaaacord! Donc en fait ça "remplace" le U1 U2 etc

En tous les cas, merci BEAUCOUP pour votre aide!

Posté par
fenamat84
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 01:48

f(3)(x) et f3(x) sont 2 choses différentes.

f(3)(x) désigne la dérivée troisième
alors que f3(x) désigne la fonction f élévée au cube.

Posté par
fenamat84
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 01:52

Oui, tu vois à présent que la formule finale (à savoir (-1)^n*n! / (x-2)^(n+1) ) est très efficace !!

Car elle te permet de calculer n'importe quelle dérivée !!
Par exemple, si tu veux calculer la dérivée 7ème, tu auras tout simplement :

f^{(7)}(x)=\frac{(-1)^7*7!}{(x-2)^8}=-\frac{5040}{(x-2)^8}.

Posté par
fenamat84
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 01:53

De rien et bonne continuation.

Posté par
Lun
re : Exercice Suite + dérivée TS 25-09-16 à 01:58

Encore merci et à vous aussi !



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