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problème avec l approximation de e

Posté par justine (invité) 24-04-05 à 15:42

bonjour,
J'ai réussi à faire les deux premières questions de cet exos mais le reste j'avoue ne pas réussir à trouver grand chose si quelqu'un voudrai bien m'aider merci

Pour tout entier n , on note f_n la fonction définie sur I = [0 ; +\infty[ par f_n(x) = \frac{x^n}{n!}e^{-x} et pour tout réel a non nul fixé, dans I, I_n(a) = \int_0^{a}f_n(x)dx.

1) Calculer I_0(a)

Ca c'est fait je trouve -e^{-a}+1

2) Démontrer que pour tout réel x dans I et tout entier naturel n non nul , f'_n(x) = f_{n-1}(x)-f_n(x) et f_n(0)=0

Ca c'est fait aussi

Déduisez en que I_n(a)-I_{n-1}(a)=-\frac{a^n}{n!}e^{-a}

Ca aussi mais c'est après que ça coince

3) Prouver que pour tout n>0,I_n(a) = 1-(\sum_{k=0}^n (\frac{a^k}{k!}e^{-a}

4) Dans cette question, on pose a=1. (u_n) est la suite définie sur N par u_n = 1-(\sum_{k=0}^n(\frac{1}{k!}e^{-1} = \int_0^{1}(f_n(x)dx.
On note C la courbe représentative de f_n dans un repère orthonormal.
a) prouvez que pour tout entier naturel n, u_n>ou = à 0 et donnez une interprétation géométrique de u_n.

b) Prouvez que pour tout entier naturel n,et pour tout réel x dans [0;1],f_n(x) < ou= à (\frac{1}{n!}x^n.

c) Déduisez en que pour tout entier naturel n
0 < ou =u_n < ou = (\frac{1}{(n+1)!}, puis la limite de la suite un

d) Prouvez que e=\lim_{n\to+\infty}(\sum_{k=0}^n(\frac{1}{k!})

Merci beaucoup de m'aider

Posté par
Victor
re : problème avec l approximation de e 24-04-05 à 15:49

I_n(a)-I_{n-1}(a)=-\frac{a^n}{n!}e^{-a}
I_{n-1}(a)-I_{n-2}(a)=-\frac{a^{n-1}}{n!}e^{-a}
I_{n-2}(a)-I_{n-3}(a)=-\frac{a^{n-2}}{n!}e^{-a}
...
I_2(a)-I_{1}(a)=-\frac{a^2}{n!}e^{-a}
I_1(a)-I_{0}(a)=-\frac{a^1}{n!}e^{-a}

En additionnant membre à membre, les termes se simplifient deux par deux et on obtient :

3) I_n(a)-I_0(a) = (\sum_{k=1}^n (\frac{a^k}{k!}e^{-a}
et tu devrais obtenir le résultat souhaité sans trop de difficulté...

4)a) u_n correspond à l'intégrale d'une fonction positive donc est positif ou nul.
Pour l'interprétation graphique, il faut penser aux aires.

Essaie de faire la suite maintenant...

Posté par justine (invité)re : problème avec l approximation de e 24-04-05 à 19:17

désolée mais je comprends pas

Posté par justine (invité)re : problème avec l approximation de e 24-04-05 à 20:04

besoin d'aide svp

Posté par justine (invité)re : problème avec l approximation de e 24-04-05 à 21:52

de l'aide svp

Posté par justine (invité)re : problème avec l approximation de e 25-04-05 à 19:04

est ce que quelqu'un peut m'aider je comprends pas merci

Posté par minotaure (invité)re : problème avec l approximation de e 25-04-05 à 19:17

salut
pour la 3 la methode de Victor est une bonne solution mais il y a aussi le raisonnement par recurrence si tu veux.

Posté par justine (invité)re : problème avec l approximation de e 25-04-05 à 20:54

j'ai beau réessaué mais je comprends pas avec le résultat de I_0(a) ça ne fonctionne pas le reste j'ai compris mais ça non est ce que quelqu'un peut m'expliquer s'il vous plait

Posté par
otto
re : problème avec l approximation de e 25-04-05 à 20:59

C'est un sacré barbare le prof qui donne ca en exo d'une part, et d'une autre part, je n'ai pas vraiment bien regardé le problème mais ca me semble pas tellement rigoureux ...

Posté par minotaure (invité)re : problème avec l approximation de e 25-04-05 à 21:12

pour la 3 .
on veut montrer que n >= 0 I(n)(a) = 1-somme(0 a n) (a^k/k!) * e^(-a)

soit P(n) la propriete ;

I(n)(a) = 1-somme(0 a n) (a^k/k!) * e^(-a)

pour n=0 c'est vrai. (d'apres 1)

soit n >= 0 tel que P(n) vraie. (hypothese de recurrence)

on regarde P(n+1)
I(n+1)(a)=I(n)(a)-a^(n+1)/(n+1)! * e^(-a) (d'apres 2)

I(n+1)(a)= 1-somme(0 a n+1) (a^k/k!) * e^(-a)

donc P(n+1) vraie.
donc pour tout n >= 0 P(n) vraie.

Posté par minotaure (invité)re : problème avec l approximation de e 25-04-05 à 21:13

pour le reste il y a des petits probleme de latex.
que n'arrives tu pas a faire dans les suivantes ?

Posté par justine (invité)re : problème avec l approximation de e 26-04-05 à 21:08

en fait je comprends pas pourquoi le I_n(a) devient 1

Posté par minotaure (invité)re : problème avec l approximation de e 26-04-05 à 21:11

desole mais je ne comprends pas "I_n(a) devient 1" ?
pour quelle question ? pour une de mes reponses ? que signifie "I_n(a) devient 1" ?

Posté par justine (invité)re : problème avec l approximation de e 26-04-05 à 21:13

non désolée c'est moi qui m'embrouille mais il ne faut pas revoir par hasard la partie initialisation car c'est pour n>0

Posté par minotaure (invité)re : problème avec l approximation de e 26-04-05 à 21:16

ah ok j'ai cru qu'en ecrivant n > 0 tu voulais ecrire n >= 0.
alors la oui il faut l'initialisation correcte donc voir le cas n=1.
mais bizzarre que l'exo demande pour n > 0 alors que pour n = 0 ca marche...

Posté par minotaure (invité)re : problème avec l approximation de e 26-04-05 à 21:18

c'est peut etre l'histoire du 1/0!.
par convention 0!=1 mais c' est juste une convention...

Posté par justine (invité)re : problème avec l approximation de e 26-04-05 à 21:19

mais alors pour calculerI_1(a)....

Posté par minotaure (invité)re : problème avec l approximation de e 26-04-05 à 21:34

cela vient de la formule pour n >= 1

I(n)(a)-I(n-1)(a) = -a^n/n!*exp(-a)

pour n=1 on a :
I(1)(a) = I(0)(a) -a*exp(-a) = 1 - exp(-a) - a*exp(-a)

Posté par justine (invité)re : problème avec l approximation de e 26-04-05 à 21:44

enf ait je comprends pas comment tu passe de I_n(a) à 1-somme... je vois pas d'où sort ce 1

Posté par minotaure (invité)re : problème avec l approximation de e 26-04-05 à 21:48

non non je 'ai pas utilise la formule avec le signe somme.

dans la question 2 tu avaos la formule :
pour n >= 1

I(n)(a)-I(n-1)(a) = -a^n/n!*exp(-a)

on l'applique pour n=1.

I(1)(a) = I(0)(a) -a*exp(-a) = 1 - exp(-a) - a*exp(-a)
voila a quoi est egal I(1)(a).

que "donne le signe somme" avec la valeur n=1 ?

on a 1-a^0/0! * exp(-a) - a^1/1!*exp(-a) = 1-exp(-a) -a*exp(-a)
c'est bien I(1)(a). donc l'egalite a demontrer est vraie au rang n=1.

Posté par justine (invité)re : problème avec l approximation de e 26-04-05 à 21:53

oui oui sa j'ai compris mais dans la parie hérédité je comprends comment tu passes deI_n(a) à 1- somme

Posté par minotaure (invité)re : problème avec l approximation de e 26-04-05 à 21:57

je reprends mon message donnant la demon :

pour la 3 .
on veut montrer que n >= 1 I(n)(a) = 1-somme(0 a n) (a^k/k!) * e^(-a)

soit P(n) la propriete ;

I(n)(a) = 1-somme(0 a n) (a^k/k!) * e^(-a)

pour n=1 c'est vrai. (voir message precedent)

soit n >= 1 tel que P(n) vraie. (hypothese de recurrence)

on regarde P(n+1)
I(n+1)(a)=I(n)(a)-a^(n+1)/(n+1)! * e^(-a) (d'apres 2)
or d'apres l'hypothese de recurrence :
I(n)(a) = 1-somme(0 a n) (a^k/k!) * e^(-a)
donc
I(n+1)(a)= [1-somme(0 a n) (a^k/k!) * e^(-a)] -a^(n+1)/(n+1)! * e^(-a)

donc I(n+1)=1-somme(0 a n+1) (a^k/k!) * e^(-a)]

donc P(n+1) vraie.

donc pour tout n >= 1 P(n) vraie.


le but essentiel dans le raisonnement par recurrence est d'UTILISER l'hypothese de recurrence (y'en a qui font des raisonnements par recurrence sans l'utiliser, leur raisonnement est donc faux)

Posté par justine (invité)re : problème avec l approximation de e 26-04-05 à 22:00

oui ben c un peu mon cas dc sa me pose des petits pbs sinon j'ai aussi du mal pour la 4) c) tu peux essayer de m'aider stp et merci de ta patience

Posté par minotaure (invité)re : problème avec l approximation de e 26-04-05 à 22:07

la 4c decoule de la 4b).

4b c'est f(n)(x) =< (1/n!)*x^n , n >= 0 x dans [0,1]

il faut "passer" aux integrales :

donc integrale(0 a 1) f(n)(x).dx =< (1/n!)*integrale x^n.dx

or  (1/n!)*integrale x^n.dx = 1/(n+1)!

donc u(n) = integrale(0 a 1) f(n)(x).dx =<  1/(n+1)!

pour montrer que u(n) >= 0 c'est que f(n)(x) >= 0 pour x dans [0,1]...

Posté par minotaure (invité)re : problème avec l approximation de e 26-04-05 à 22:09

la fin :
on en deduit par le thoereme des gendarmes que la suite u tend vers 0.
or u(n) = 1 -somme(k=0 a n) (1/k!)*e^(-1)

donc somme(k=0 a +oo) (1/k!)*e^(-1)=1
donc somme(k=0 a +oo) (1/k!)= e
je te laisse justifier ces 2 dernieres lignes.

Posté par justine (invité)re : problème avec l approximation de e 26-04-05 à 22:20

merci bcp de m'avoir aider j'aurais pas reussi sinon merci



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