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Fonction Arctangente

Posté par
Nijiro
25-12-20 à 16:16

Bonjour,

1/ On considère la fonction h définie sur +* par :
h(x)=\frac{1}{x}-2Arctan(x)
a. Montrer que l'équation h(x)=0 admet une unique solution dans +*, et que \frac{\sqrt{3}}{3}<\alpha <1 (-montré-(h réalise une bijection de +*sur ]-;+[))
b. Etudier le signe de h(x) sur +*.
(h(x)0 sur ]0;] et h(x)0 sur [;+[)

2/ On considère la fonction f définie sur + par:
f(x)=\frac{Arctan(x)}{1+x^2}
a. Etudier les variations de la fonction f sur +.
(f est strictement croissante sur [0;] et strictement décroissante sur [; +[)
b. Montrer que f(\alpha )=\frac{1}{2\alpha (1+\alpha ^2)} (montré)
c. En déduire que pour tout x de  +: 0\leq f(x)<\frac{3\sqrt{3}}{8} (c'est fait) ( valeur maximale de f sur +et f(x)0 sur+ )

3/ Montrer que pour tout (x; x0) (+)2 tel que x>x0:
(Arctanx)^2-Arctan(x_0)^2\leq \frac{3\sqrt{3}}{4}(x-x_0) (montré(Inégalité des accroissements finis))

4/ Soit x +. On considère la suite (un(x))n définie par:
u_n(x)=\sum_{p=0}^{n}{(Arctan\frac{x}{2^p})^2}
Montrer que (un(x))n est majorée par \frac{3\sqrt{3}}{2}x. (c'est ici que la difficulté commence) ^_^'

5/ Pour tout x+, on pose: C(x)=\lim_{n\rightarrow +\infty } u_n(x)
a) Montrer que pour tout (x;x0)(+)2: |u_n(x)-u_n(x_0)|\leq \frac{3\sqrt{3}}{4}|x-x_0|\sum_{p=0}^{n}{\frac{1}{2^p}}
b) En déduire que la fonction C est continue sur +.

Merci d'avance.

Posté par
alwafi
re : Fonction Arctangente 25-12-20 à 20:45

bonsoir
soientx\geq0etp\in{0;1;...;n}
d'après la question 3):(Arctan(\frac{x}{2^p}))^2\leq\frac{3\sqrt{3}}{4}*\frac{x}{2^p}(prendre x_0=0)
en sommant ces inégalités dep=0àp=n,on trouve le résultat demandé(je te laisse faire)

Posté par
Nijiro
re : Fonction Arctangente 26-12-20 à 16:11

Salut,
La somme:

\sum_{p=0}^{n}{Arctan^2(\frac{x}{2^p})}\leq \sum_{p=0}^{n}{\frac{3\sqrt{3}}{4}(\frac{x}{2^p})} \Rightarrow \sum_{p=0}^{n}{Arctan^2(\frac{x}{2^p})}\leq \frac{3\sqrt{3}}{4}x\sum_{p=0}^{n}{\frac{1}{2^p}}\Rightarrow u_n\leq \frac{3\sqrt{3}}{2}x (1-(\frac{1}{2})^{n+1})

En effet: (1-(\frac{1}{2})^{n+1})\leq 1 alors: \frac{3\sqrt{3}}{2}x(1-(\frac{1}{2})^{n+1})\leq \frac{3\sqrt{3}}{2}x, d'où:
u_n\leq \frac{3\sqrt{3}}{2}x

Posté par
Nijiro
re : Fonction Arctangente 26-12-20 à 16:13

Une erreur; au lieu de u_n dans les expressions, il faut que j'écrive u_n(x)...

Posté par
Nijiro
re : Fonction Arctangente 26-12-20 à 16:23

Pour résoudre la question 5.a, je veux savoir si \sum{|x-y|}=|\sum{(x-y)}| ?

Posté par
Nijiro
re : Fonction Arctangente 26-12-20 à 16:42

Je retire la question, 5.a est résolu (inégalité des accroissements finis avec deux cas: x<x_0 et x>x_0).
Maintenant 5.b, pour montrer que C est continue, on peut montrer qu'elle est dérivable.
Mais je ne suis pas habituée à voir une fonction dont l'expression est une limite d'une suite fonctionnelle..

Posté par
matheuxmatou
re : Fonction Arctangente 26-12-20 à 16:43

bonjour

pas du tout

en règle générale, la valeur absolue de la somme n'est pas égale à la somme des valeurs absolues (essaye avec 2 et -1 par exemple)

mais on a |A+B| |A| + |B| pour tout A et B

cela s'appelle "l'inégalité triangulaire"

Posté par
matheuxmatou
re : Fonction Arctangente 26-12-20 à 16:49

et la question 5a ne fait qu'utiliser le résultat de la 3 en majorant la valeur absolue de la somme par la somme de valeurs absolues

Posté par
Nijiro
re : Fonction Arctangente 26-12-20 à 20:33

C'est compris ^^.
Et que faire à propos de 5.b??

Posté par
matheuxmatou
re : Fonction Arctangente 27-12-20 à 10:00

tu exprimes la somme qui est dans le membre de droite et tu fais tendre n vers l'infini dans l'inégalité...



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