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fonction exponentielle

Posté par
Redman
15-06-05 à 20:31

bsr,

comment déterminer l'approximation affine de la fonction exponentielle au voisinage de 0?

Posté par
Nightmare
re : fonction exponentielle 15-06-05 à 20:35

Bonjour

3$\rm \exp(h)=\exp(0)+hexp'(0)+o(h)
c'est à dire :
3$\rm \exp(h)=1+h+o(h) avec o(h) une quantité négligeable devant 0


Jord

Posté par
Redman
re : fonction exponentielle 15-06-05 à 20:38

est ce que o(h) est forcément positif?

puisqu'on peut prouver facilement que exp(x)\ge 1+x

Posté par
Nightmare
re : fonction exponentielle 15-06-05 à 20:40

oublies le o(h) et écrit juste exp(h)=1+h au voisinage de 0

J'ai une question pour les profs où pédagogues qui passent dans ce topic , peut on en premiére ou en term. lorsqu'on voit l'approximation affine l'utiliser dans le calcul de limite tout comme on utilise les développement limités en sup. ?


Jord

Posté par
otto
re : fonction exponentielle 15-06-05 à 20:43

Non o c'est une fonction que tu ne connais pas.
En l'occurence ici, ce sera positif.
Si tu veux montrer que exp(x)>1+x tu as plusieurs possibilités simples, en vrac:

-étudie exp(x)-x-1

-si on dérive 2 fois exp, on trouve exp"=exp>0 notamment exp est une fonction convexe, et donc toute tangente reste sous la courbe. Or 1+x est la tangente à exp en 0, donc elle reste toujours sous la courbe de exp, d'où le résultat.

Posté par
Nightmare
re : fonction exponentielle 15-06-05 à 20:44

J'aime bien la deuxiéme démo otto


Jord

Posté par
otto
re : fonction exponentielle 15-06-05 à 20:44

Night:
tu as le droit, et d'ailleurs tu le fais lorsque tu dis que sin(x)/x->1 par exemple. (pour x->0)

Posté par
Nightmare
re : fonction exponentielle 15-06-05 à 20:46

Certes , mais ce résultat est admis . Et lorsqu'ils le démontrent , ils passent par le taux de variation et la définition du nombre dérivée . Donc c'est vrai qu'en soit ils passent aussi par l'approximation affine mais ils ne le voient pas comme tel .


jord

Posté par
Redman
re : fonction exponentielle 15-06-05 à 20:46

oui j'ai bien compris, mais ma question s'addressait uniquement à ce cas précis.


je sais que o(h) est une fonction qui tend vers 0 quand h tend vers 0.

c'est quoi les dvp limités utilisés en sup?

Posté par
otto
re : fonction exponentielle 15-06-05 à 20:48

Avec le nouveau programme je pense que ce résultat est démontré en fait, mais je n'en suis pas sur.

Posté par
otto
re : fonction exponentielle 15-06-05 à 20:50

"c'est quoi les dvp limités utilisés en sup?"
Ce sont les mêmes que ceux qui sont utilisés dans les autres établissements

Un développement limité, c'est une approximation polynômiale de ta fonction en un certain point. Sous certaines conditions de régularité sur la fonction, on peut avoir une approximation plus ou moins précise.

Posté par
Redman
re : fonction exponentielle 15-06-05 à 20:53

bah on peut le démontrer:

on montre que

2x/pi < sin x < x  en utilisant les fonctions f définies par f(x)=x-sinx et g(x)=sinx-2x/pi


et  que

1- (2x/pi) < cos x < pi/2  - x

puis que

x < tan x


on a donc

tan x < x < sin x

donc

1 < x/sinx < tanx/sinx
1 < x/sinx < 1/cosx

donc x/sinx   tend vers 1 quand x tend vers 0

Posté par
Redman
re : fonction exponentielle 15-06-05 à 20:55

l'aprox afine c'est :

f(x+h) = f(x) + hf'(x) + h.o(h)

o(h) étant unne fonction qui td vers 0 quand h td vers 0


non?

Posté par
Nightmare
re : fonction exponentielle 15-06-05 à 21:01

Avec Mac laurin (ou Taylor-Young en 0) on obtient :
3$\rm f(x)=\(\sum_{k=0}^{n} \frac{f^{(k)}(0)}{k!}x^{k}\)+o(x^{n}) d'où l'approximation affine en 0


Jord

Posté par
otto
re : fonction exponentielle 15-06-05 à 21:01

Oui, c'est exactement ca, mais attention à ton écriture un peu maladroite:
soit on note he(h) avec e une fonction qui tend vers 0 en 0.
soit on note o(h).
la fonction o a une signification bien précise en maths qui perd sont sens dans ta notation.
Etre o(h) c'est etre une fonction ayant un certain comportement
Etre o(h²) c'est etre une fonction ayant un autre comportement.
Il me semble qu'être ho(h) c'est également etre o(h²), auquel cas avec tes notations ce serait faux.
Attention donc.
f=o(g) en a si f/g->0 en a.
Notamment
o(h) veut dire que o(h)/h->0 en a.

ho(h)/h²=o(h)/h->0 notamment on a donc bien que ho(h)=o(h²).

Posté par
Redman
re : fonction exponentielle 15-06-05 à 21:05

nightmare, tu peux mexpliquer ta formule stp?

Posté par
otto
re : fonction exponentielle 15-06-05 à 21:07

Oula, attention à ne pas tout confondre:
mac laurin et young ne disent pas la même chose.
Ensuite attention, tu ne déduis pas l'approximation affine grace à cette formule, c'est plutot l'inverse qui se passe.
D'ailleurs tu peux avoir une fonction qui n'admet pas de dl à l'ordre 2 et qui en admet un à l'ordre 1.

Posté par
Nightmare
re : fonction exponentielle 15-06-05 à 21:09

o(x) est la notation de Landau , elle est abordé dans le cadre de l'étude de la prépondérance et de la domination de fonctions .

Pour ce qui est de la formule , sans utiliser la somme on obtient :
3$\rm f(x)=f(0)+f'(0)x+\frac{f''(0)}{2}x^{2}+....+\frac{f^{(n)}(0)}{n!}x^{n}+o(x^{n})


Jord

Posté par
Nightmare
re : fonction exponentielle 15-06-05 à 21:10

Non , ils ne disent pas la même chose Otto , mais la formule que j'ai explicité peut se déduire de leurs deux formules (mieux en partant de celle de Taylor Young) .
Oui , c'est vrai pour ce qui est de l'approximation affine , autant pour moi .


Jord

Posté par
Nightmare
re : fonction exponentielle 15-06-05 à 21:15

mac laurin dit quant à lui qu'il existe un c sur [0;x] tel que :
3$\rm f(x)=\(\sum_{k=0}^{n} \frac{f^{(k)}(0)}{k!}x\)+\frac{f^{(n+1)}(c)}{(n+1)!}x^{n+1}


Jord

Posté par
Redman
re : fonction exponentielle 15-06-05 à 22:03

n ne dépend pas de k?

Posté par
Nightmare
re : fonction exponentielle 15-06-05 à 22:05

pourquoi il dépendrait de k ? k c'est ce qui varie dans la somme

Posté par
Redman
re : fonction exponentielle 15-06-05 à 22:18

mais n est fixé?

Posté par
Redman
re : fonction exponentielle 15-06-05 à 22:18

t'aurais un exemple stp?

Posté par
Nightmare
re : fonction exponentielle 15-06-05 à 22:26

Oui n est fixé , ça s'appelle l'ordre du développement limité . En l'occurence une approximation affine est un développement limité à l'ordre 2 .

Par exemple , on a :
3$\rm \frac{d}{dx} sin(x)=cos(x)
3$\rm \frac{d^{2}}{dx^{2}} sin(x)=\frac{d}{dx} cos(x) =-sin(x)
3$\rm \frac{d^{3}}{dx^{3}} sin(x)=\frac{d^{2}}{dx^{2}} cos(x)=\frac{d}{dx} -sin(x)=-cos(x)

On obtient alors le DL de sin(x) à l'ordre 3 au voisinage de 0 :
3$\rm sin(x)=sin(0)+cos(0)x-\frac{sin(0)}{2}x^{2}-\frac{cos(0)}{6}x^{3}+o(x^{3})
c'est à dire :
3$\rm sin(x)=x-\frac{x^{3}}{6}+o(x^{3})


Jord

Posté par
otto
re : fonction exponentielle 15-06-05 à 22:28

Le développement affine est le développement limité à l'ordre 1 et pas 2, sinon ce serait plutôt un "développement quadratique" (?)

Posté par
Nightmare
re : fonction exponentielle 15-06-05 à 22:28

Tu remarquera alors qu'on obtient :
3$\rm \frac{sin(x)}{x}= 1-\frac{x^{2}}{6}+o(x^{2})
Or on a :
3$\rm \lim_{x\to 0} 1-\frac{x^{2}}{6}=1
ainsi :
3$\rm \lim_{x\to 0} \frac{sin(x)}{x}=1
Vive les DL


jord

Posté par
Nightmare
re : fonction exponentielle 15-06-05 à 22:28

Oui , autant pour moi otto , labsus


jord



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