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Niveau Licence Maths 1e ann
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Polynome

Posté par
Klivi
16-03-25 à 11:08

Bonjour,
Je sèche sur la question 3

Soit f : IR → IR, x → (x^2 +1)^-1/4

1. Montrer que pour tout entier naturel n, il existe un polynôme de degré inférieur ou égal à n noté Pn, tel que la dérivée n ieme de f soit égal à Pn(x)(x^2 +1)^(-n- 1/4)

2. Déterminer une équation différentielle du premier ordre, à coefficients polynomiaux vérifiée par f.

3) en déduire que :

Pn+1(x) +(2n+ 1/2)xPn(x) + n(n- 1/2)(1+x^2)Pn-1(x) = 0

La question 1 pas de soucis, la question 2 je trouve :
f'(x)(x^2 +1) = Pn(x)f(x)
Mais question 3 impossible

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Polynome 16-03-25 à 13:42

Bonjour,
Ta réponse pour 2) ne va pas :
Les questions 1) et 2) sont indépendantes.

Que trouves-tu comme dérivée de f ?

Posté par
Klivi
re : Polynome 16-03-25 à 14:01

f'(x)(x^2 +1) = P1(x)f(x) plutôt pardon (en appliquant la Q1 à n=1)
La derivee de f est -1/2 x (x^2 +1)^-5/4

Posté par
Klivi
re : Polynome 16-03-25 à 14:07

Donc on a aussi f'(x) = -1/2 xf(x)^5

Posté par
carpediem
re : Polynome 16-03-25 à 14:10

salut

écris f'(x) = u(x) f(x) puis réfléchis pour mettre cette égalité au format demandé ...

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Polynome 16-03-25 à 14:41

Bonjour carpediem,
Je te laisse volontiers poursuivre.

Posté par
Klivi
re : Polynome 16-03-25 à 14:47

f'(x) = -1/2 xf(x)^5

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Polynome 16-03-25 à 14:53

Citation :
écris f'(x) = u(x) f(x)
Si tu n'y arrives pas, simplifie le quotient f'(x)/f(x).

Posté par
Klivi
re : Polynome 16-03-25 à 15:29

f'(x) = -x/2 (1+ x^2)f(x)

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Polynome 16-03-25 à 15:40

\dfrac{A^{b}}{A^{c}} = \: ?

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Polynome 16-03-25 à 15:45

Citation :
La derivee de f est -1/2 x (x^2 +1)^-5/4

f(x) = (x^2 +1)^-1/4 . \; Donc \; f'(x) / f(x) = ?

Posté par
Klivi
re : Polynome 16-03-25 à 16:19

(1 +x^2)f'(x) = -x/2 f(x), c'est ce que je trouve dans le premier post

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Polynome 16-03-25 à 16:21

Citation :
La question 1 pas de soucis, la question 2 je trouve :
f'(x)(x^2 +1) = Pn(x)f(x)

Posté par
carpediem
re : Polynome 16-03-25 à 17:10

Sylvieg @ 16-03-2025 à 14:41

Bonjour carpediem,
Je te laisse volontiers poursuivre.
désolé, j'ai été prendre l'air un petit peu ...  

on peut remarquer que : f(x) = (x^2 + 1)^{-1/4} \iff (x^2 + 1)f^4(x) = 1

donc 2xf^4(x) + 4f'(x)f^3(x) (x^2 + 1) = 0

et en divisant par f^3 qui n'est pas nul on a immédiatement ...

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Polynome 16-03-25 à 17:22

Je vais m'éclipser à mon tour
Je m'interroge sur la manière dont Klivi a traité 1).

Posté par
Klivi
re : Polynome 16-03-25 à 18:58

La question 1 par récurrence
Ok pour la 2 mais la 3 je vois toujours pas

Posté par
carpediem
re : Polynome 16-03-25 à 20:52

moi itou ...

une fois que tu as (montrer réellement que) : f^{(n)}(x) = P_n(x)(x^2 + 1)^{-1/4}    (1)

puis que xf(x) + 2f'(x)(x^2 + 1) = 0    (2)

alors en dérivant deux fois (1) on peut en combinant les trois égalités obtenues arriver à la relation demandée ... en utilisant éventuellement (2)

REM : il peut être pratique de poser u(x) = x^2 + 1 et en sachant donc que u'(x) = 2x

ce qui permet d'alléger la rédaction et voir mieux les choses

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Polynome 17-03-25 à 07:09

Bonjour de bon matin,
Une coquille dans f^{(n)}(x) = P_n(x)(x^2 + 1)^{-1/4}    (1).

C'est f^{(n)}(x) = P_n(x)(x^2 + 1)^{-n -1/4}    (1).

Posté par
carpediem
re : Polynome 17-03-25 à 19:25

effectivement !!

merci Sylvieg

Posté par
Kohle
re : Polynome 18-03-25 à 13:08

Bonjour,
Les indications données par carpediem à 20h52 ne peuvent pas fonctionner : que va-t-on faire des P'_n et P''_n qui ne vont pas manquer d'apparaître ?
Une solution possible pour 3) :
On dérive n fois l'équation différentielle du 2) 2(x^2+1)f'+xf=0 pour conjecturer la relation :
2(x^2+1)f^{(n+1)}(x)+(4n+1)f^{(n)}(x)+n(2n-1)f^{(n-1)}(x)=0
qu'on peut éventuellement montrer par récurrence.
Puis on utilise 1).

Posté par
Kohle
re : Polynome 18-03-25 à 13:16

Un oubli :

2(x^2+1)f^{(n+1)}(x)+(4n+1){\red x}f^{(n)}(x)+n(2n-1)f^{(n-1)}(x)=0

Posté par
Kohle
re : Polynome 18-03-25 à 15:41

Bonjour carpediem,
Je crois avoir compris ce qui s'est passé :
N'aurais-tu pas confondu par exemple P'_n et P_{n+1} ?

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Polynome 18-03-25 à 17:46

Bonjour Kohle, et bienvenue sur l'île
Oui, ça marche.
En fait la relation de l'énoncé du 3) est équivalente à

(x^2+1)f^{(n+1)}(x)+(2n+\dfrac{1}{2}) xf^{(n)}(x)+n(n-\dfrac{1}{2})f^{(n-1)}(x)=0
Elle peut effectivement se démontrer par récurrence.
On peut préférer démarrer au rang 1 si ce que ça donne au rang 0 parait louche.

PS Merci de renseigner ton niveau dans ton profil

Posté par
carpediem
re : Polynome 18-03-25 à 21:07

Kohle : possible ...

de toute façon en dernier recours j'avais pensé à la même méthode que toi : découvrir puis montrer par récurrence



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