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Niveau Maths sup
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Limite

Posté par
matix
04-10-07 à 14:41

Bonjour,

Je cherche la limite lorsque n \rightarrow \, + \infty de la fonction: f_n(x)= n \, (cos \, x)^n \, sin \, x.
Je ne vois pas trop comment m'y prendre... Un petit coup de main svp?

Merci d'avance.

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Limite 04-10-07 à 14:45

Bonjour,

A part quelques cas particuliers à traiter à part, c'est de la forme n.kn avec |k|<1. Cela tend donc vers 0, non ?

Posté par
matix
re : Limite 04-10-07 à 14:46

Merci de ta réponse. Mais pourrais-tu être un peu plus explicite et expliquer un peu ta réponse stp, parce que ça ne me saute pas aux yeux là...

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Limite 04-10-07 à 14:48

Es-tu d'accord ou non pour dire que, si |k|<1, alors la limite de n.kn quand n tend vers l'infini est 0 ? (Cela se démontre en Terminale en passant par la forme exponentielle)

Posté par
matix
re : Limite 04-10-07 à 15:14

A priori, oui.

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Limite 04-10-07 à 15:18

OK.
si x est différent de pi/2 modulo pi, tu es exactement dans ce cas.

Posté par
matix
re : Limite 04-10-07 à 15:21

Ok... Pas évident de rédiger ça "convenablement" quand même. Et que fait-on du sin x?

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Limite 04-10-07 à 15:23

C'est une constante. Soit il est égal à 0, ce qui permet de conclure tout de suite. Soit il est non nul, mais cela ne change rien puisqu'il est constant. Quand tu fais tendre n vers +oo, x est constant.

Posté par
matix
re : Limite 04-10-07 à 15:26

Ok, je vais essayer de reprendre tout ça, merci pour l'aide.

Posté par
matix
re : Limite 04-10-07 à 15:26

Ah, une dernière question... en rapport avec cette fonction? Ok?

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Limite 04-10-07 à 15:29

Bien sûr.

Posté par
matix
re : Limite 04-10-07 à 15:30

Je cherche à faire une représentation graphique de la fonction f_n, sur l'intervalle [0, \frac{\pi}{2}].
Je ne vois pas très bien comment m'y prendre.. Pourriez-vous m'expliquer svp?
De plus, je dois donner les limites lorsque n tend vers + \infty des coordonnées du point de la courbe représentant le maximum de la fonction... Là encore, comment faut-il s'y prendre?

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Limite 04-10-07 à 15:31

Quel est exactement l'énoncé complet ?

Posté par
matix
re : Limite 04-10-07 à 15:32

Tracer la courbe de la fonction dans un premier temps.

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Limite 04-10-07 à 15:33

Avant, on ne demande pas de déterminer les variations ?

Posté par
matix
re : Limite 04-10-07 à 15:33

Puis donner les limites lorsque n tend vers + \infty des coordonnées du point de la courbe représentant le maximum de la fonction.

Posté par
matix
re : Limite 04-10-07 à 15:34

Non.. On demande d'étudier la convergence simple, ce que j'ai fait.

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Limite 04-10-07 à 15:35

De toute façon, pour déterminer les coordonnées du maximum, il faut bien étudier les variations.

Je te propose donc de faire d'abord une étude de variations complète.
Puis tu traces la courbe.

Posté par
matix
re : Limite 04-10-07 à 15:36

Je veux bien, mais le fait qu'il y ait à la fois des n et dex x me dérange..

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Limite 04-10-07 à 15:38

Pour étudier les variations de fn(x), ce coup-ci, c'est n qui est constant, et x qui varie.
Etudier les variations de cette fonction est de niveau Terminale.
Arrête de te dire que cela te dérange, et "juste fais-le" (pour parodier le slogan d'une marque de chaussures de sport).
Je te dis cela pour ton bien.
Tu es en Spé. Moins d'états d'âme, plus de maths.

Posté par
matix
re : Limite 04-10-07 à 15:48

OK, je fonce alors! ^^

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Limite 04-10-07 à 15:50

C'est bien.

Posté par
matix
re : Limite 04-10-07 à 16:08

Je viens de calculer la dérivée... L'étude du signe est assez complexe quand même..

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Limite 04-10-07 à 16:14

Vraiment ?
Tu as quoi comme dérivée ?

Posté par
matix
re : Limite 04-10-07 à 16:20

Je trouve f'_n(x) = n [(cos \, x)^{n+1} + n (cos \, x)^{n-1} \, sin \, x], sauf erreur.

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Limite 04-10-07 à 16:22

Pour moi, il y a un sin²x, et non pas un sinx.
Et -n au lieu de +n au sein du crochet.
Vérifie...
Puis :
Factorise par cos^(n-1)(x)
Remplace cos² par 1-sin²

Posté par
matix
re : Limite 04-10-07 à 16:23

En effet, erreur de recopiage..

Posté par
matix
re : Limite 04-10-07 à 16:40

Après simplification:

f'_n(x) = n \, (cos \, x)^{n-1} \, [1 - sin^2(x) \, (1+n)]

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Limite 04-10-07 à 16:41

Je trouve comme toi.
Tableau de signes de f'.
Variations de f.

Posté par
matix
re : Limite 04-10-07 à 16:43

Je vais faire ça, je reviens après pour confirmation.

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Limite 04-10-07 à 16:50

Je dois y aller.
Avec le tableau de variations, tu auras l'abscisse et l'ordonnée du maximum, utile pour la dernière question.
Bon courage,
A demain,

Nicolas

Posté par
matix
re : Limite 04-10-07 à 20:38

Bonsoir,

Je ne vois pas trop comment déterminer le signe de [1 - sin^2(x) (1+n)].. Cela dépend de la valeur de x, mais aussi de n!

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Limite 05-10-07 à 04:04

3$f'n est donc positive sur 3$[0;\alpha_n] puis négative sur 3$\left[\alpha_n;\frac{\pi}{2}\right], avec :
3$\sin\alpha_n=\frac{1}{\sqrt{n+1}}

D'où le tableau de variations de 3$fn.

Et la valeur de son maximum :
3$f_n(\alpha_n)=\frac{n}{\sqrt{n+1}}\left(\sqrt{1-\frac{1}{n+1}}\right)^n=...=\frac{n}{\sqrt{n+1}}\times\frac{1}{\sqrt{\left(1+\frac{1}{n}\right)^n}}
Le premier facteur tend vers +oo, et le second vers 1/Ve
Donc le tout tend vers +oo

Sauf erreur.

Nicolas



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