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Niveau Maths sup
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Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n)

Posté par Profil Ramanujan 15-09-23 à 17:02

Bonjour,

Je continue à tenter de consolider mes connaissances sur la notion de valeur d'adhérence., une notion qui me semblait bien obscure il y a quelques mois.

Cet exercice me semble un peu abrupte donné comme ça. Je ne vois pas comment démarrer.
Montrer que [-1,1] est l'ensemble des valeurs d'adhérence de la suite ( \cos ( \ln n))_{n \in \N^{*}} .

Posté par
lionel52
re : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 15-09-23 à 17:04

si tu traces ln(n) tu remarques que ça prend "presque" toutes les valeurs de R

Posté par Profil Ramanujanre : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 15-09-23 à 21:51

Ne sachant pas commet la tracer sur Geogebra j'ai trouvé un site qui le fait.
Mais quel est le lien avec les valeurs d'adhérences ?

Valeur d\'adhérence de la suite cos( ln n)

Posté par
GBZM
re : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 16-09-23 à 10:59

Bonjour,
Je m'intéresserais plutôt à ln(n) modulo 2\pi.

Posté par Profil Ramanujanre : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 16-09-23 à 11:26

On a : \ln (n) \equiv 0 [2 \pi] \iff \exists k \in \Z \ \ln(n)=2 k \pi

Donc \boxed{\ln (n) \equiv 0 [2 \pi] \iff n \in \{ e^{2 k \pi} \ , k \in \Z \}}

Posté par
lionel52
re : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 16-09-23 à 11:42

Félicitations, tu as résolu l'exo

Posté par
carpediem
re : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 16-09-23 à 13:07

salut

si je puis me permettre car je ne comprends pas trop ta réponse lionel52 :

y a-t-il beaucoup d'entiers dans l'ensemble \{ e^{2k\pi}  /  k \in \Z \}  ?

Posté par
lionel52
re : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 16-09-23 à 13:08

C'etait un troll, ca m'avait hérissé les poils le fait que Ramanujan encadre des résultats inutiles

Posté par
carpediem
re : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 16-09-23 à 13:09

ha tu m'as fait peur !!

Posté par
malou Webmaster
re : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 16-09-23 à 13:15

En lisant l'intervention de lionel52 je m'étais dit " là on est sur du second degré"...

Posté par
carpediem
re : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 16-09-23 à 13:54

mais y a pas de polynome !!

Posté par
Vassillia
re : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 16-09-23 à 14:38

Bonjour, j'avoue, tu m'as fait rire carpediem excellent

Posté par
malou Webmaster
re : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 16-09-23 à 15:13

carpediem @ 16-09-2023 à 13:54

mais y a pas de polynome !!

J'avais pas osé poursuivre mon message ...

Posté par Profil Ramanujanre : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 16-09-23 à 17:40

Sans question intermédiaire, je pense que cet exercice est infaisable.

Posté par
lionel52
re : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 16-09-23 à 17:52

Oui ca doit être ça

Posté par Profil Ramanujanre : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 16-09-23 à 18:11

u_{e^{2n \pi} }=\cos ( 2 n \pi ) =1
u_{e^{(2n+1) \pi} }=-1
u_{e^{n \pi /2) \pi} }=0
Donc \{-1,0,1 \} \in Adh(u_n)

Posté par
GBZM
re : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 16-09-23 à 18:24

Pauvre Ramanujan ! Tu l'enfonces dans le ridicule, il ne mérite pas ça !
Tu connais beaucoup d'entiers de la forme e^{2n\pi} avec n entier ?

Posté par
lionel52
re : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 16-09-23 à 18:38

Tu as fait une erreur Ramanujan je te corrige
Donc \boxed{\{-1,0,1\} \in Adh(u_n)}

C'est mieux maintenant

PS : Félicitations aussi pour la confusion entre \in et \subset

Pour rappel Ramanujan enseigne à vos enfants et aura certainemement l'agrégation d'ici quelques années

Posté par Profil Ramanujanre : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 16-09-23 à 18:50

GBZM @ 16-09-2023 à 18:24

Pauvre Ramanujan ! Tu l'enfonces dans le ridicule, il ne mérite pas ça !
Tu connais beaucoup d'entiers de la forme e^{2n\pi} avec n entier ?


Il n'y en a aucun car \pi est irrationnel.

Posté par AitOuglifre : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 16-09-23 à 18:58

Ramanujan @ 16-09-2023 à 18:11

u_{e^{2n \pi} }=\cos ( 2 n \pi ) =1
u_{e^{(2n+1) \pi} }=-1
u_{e^{n \pi /2) \pi} }=0
Donc \{-1,0,1 \} \in Adh(u_n)


T'es sérieux???

Posté par
GBZM
re : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 16-09-23 à 19:06

Je souhaiterais que ce pseudo "Ramanujan" soit modifé. C'est un crève-coeur de voir ce mathématicien associé aux posts publiés sous ce pseudo.
Au moins, OShine était neutre de ce point de vue ...

Posté par
malou Webmaster
re : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 16-09-23 à 19:16

bonjour GBZM
Je comprends. J'ai beaucoup de possibilités, mais pas celle-là. Pour cela il doit se désinscrire et se réinscrire sous l'autre pseudo.
Désolée.

Posté par Profil Ramanujanre : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 16-09-23 à 19:21

Ramanujan est mon mathématicien préféré depuis que j'ai vu le film à son sujet.

Posté par
GBZM
re : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 16-09-23 à 20:37

Te rends-tu compte que tu es loin de lui faire honneur en intervenant sous ce pseudo ?

Posté par Profil Ramanujanre : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 16-09-23 à 21:28

Oui.

Posté par
omarlab05
re : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 16-09-23 à 21:52

***message inutile supprimé ***
au fait, bonjour ! cela se dit


malou edit

Posté par Profil Ramanujanre : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 16-09-23 à 22:03

J'ai écrit des choses fausses, mais je doute que cet exercice soit facile ou abordable.
D'ailleurs, l'auteur de la fiche d'exercices l'a classé comme difficile.

Posté par
Vassillia
re : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 16-09-23 à 22:13

Bonsoir amarlab05, je peux comprendre ton indignation mais il faut connaitre tout l'historique.

Le demandeur ici présent écrit systématiquement n'importe quoi sans réfléchir ET se permet de critiquer les exercices ou interventions pas assez claires selon lui, souvent dans les quelques minutes qui ont suivi la réponse ce qui prouve encore une fois qu'il ne réfléchit pas du tout ET quand par miracle il connait une réponse et répond correctement, il se permet de dire aux demandeurs que c'est trivial...
C'est vraiment un cas très particulier, cela ne justifie pas la toxicité mais cela justifierait que plus personne ne l'aide. La nature humaine étant ce qu'elle est, certains ne peuvent pas s'en empêcher et ne peuvent pas non plus s'empêcher d'être exaspéré par la suite. Il faut les comprendre, il serait inadmissible de le faire dans une situation normale d'un étudiant qui veut progresser et a des difficultés légitimes.

Autant je ne m'inquiète pas trop pour le vrai Ramanujan qui doit n'en avoir rien à faire là où il est, autant je m'inquiète un peu pour les intervenants bien vivants qui font de leur mieux alors pourquoi ne pas se désinscrire et se réinscrire en effet ? Ce serait l'occasion de prendre un nouveau départ en essayant de ne pas être reconnu ce qui obligerait à travailler sérieusement et permettrait peut-être de progresser. Tout le monde y gagnerait parce que certes, on se marre bien mais est-ce vraiment utile ?

Posté par
omarlab05
re : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 16-09-23 à 22:50


Bonsoir,
Je tiens à exprimer ma sincère gratitude pour avoir pris le temps de me répondre, ainsi qu'à tous les membres qui consacrent bénévolement leur temps pour aider les étudiants(en particulier malou qui me rappelle toujours de dire bonjour ). je vous en suis profondément reconnaissant. De plus, je tiens à m'excuser pour avoir précipité mon jugement.

Posté par
lionel52
re : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 16-09-23 à 23:24

Ramanujan @ 16-09-2023 à 22:03

J'ai écrit des choses fausses, mais je doute que cet exercice soit facile ou abordable.
D'ailleurs, l'auteur de la fiche d'exercices l'a classé comme difficile.




L'exo est largement faisable, pas d'astuce rien. Il est par contre technique et est donc impossible pour toi.

Pourquoi tu continues à faire des exos de 2 ou 3 étoiles? Arrête la prétention et retourne à des exercices de ton niveau ou regarde directement le corrigé

Posté par Profil Ramanujanre : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 17-09-23 à 00:33

Par exemple, l'exercice avec u_n=\sqrt{n}- \lfloor \sqrt{n} \rfloor j'ai traité les deux premières questions sans aide qui étaient classées 2 étoiles.
Parfois l'auteur met des niveau de difficulté par question. Il y a des exercices qui commencent avec des questions 1 étoile et qui se terminent avec des questions 3 étoiles.

Posté par Profil Ramanujanre : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 17-09-23 à 01:16

J'ai trouvé un exercice un peu plus détaillé, mais je ne sais pas si c'est la méthode attendue ici...

Soient (u_n) et (v_n) deux suites réelles telles que u_n \longrightarrow + \infty, v_n \longrightarrow + \infty et u_{n+1}-u_n \longrightarrow 0.
1) Soit \varepsilon >0 et n_0 \in \N tel que pour tout n \geq n_0 : |u_{n+1}-u_n| \leq \varepsilon.
Montrer que pour tout a \geq u_{n_0} il existe n \geq n_0 tel que |u_n-a| \leq \varepsilon.
2) En déduire que \{ u_n -v_p /n , p \in \N \} est dense dans \R.
3) Montrer que l'ensemble \{\cos ( \ln n) \ | \ n \in \N^{*} \} est dense dans [-1,1].

Posté par Profil Ramanujanre : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 17-09-23 à 01:43

J'ai vu un exercice sur une fiche pour l'agrégation interne qui répond à cette question, l'exercice est découpé en 7 sous-questions.
Il n'est pas corrigé mais au moins on peut chercher les sous-questions.

Cela signifie que cet exercice dépasse largement le niveau agreg interne ?

https://www-fourier.univ-grenoble-alpes.fr/~champet/AgregInterne/Prepa1819/AccrFinis.pdf

Posté par
GBZM
re : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 17-09-23 à 08:00

Le graphe que tu as posté plus haut montre clairement que les différences \ln(n+1) -\ln(n) deviennent de plus en plus petites et forment une suite de réels >0 tendant vers 0. Peux-tu d'ailleurs trouver un équivalent simple à cette différence ?
À partir de là, quand on enroule la suite des \ln(n) (qui tend vers l'infini) sur le cercle unité (ma suggestion de considérer cette suite modulo 2\pi), on devrait bien réaliser qu'on revient toujours aussi près qu'on veut de n'importe quelle mesure d'angle modulo 2\pi.
Après, comme \cos est 1-lipschitzien (accroissements finis), on termine.
Cette vision ne demande pas beaucoup de technique. L'enroulement de la droite réelle sur le cercle unité quand on a affaire à des angles, ça devrait parler à un enseignant. Il faut un petit peu de technique pour formaliser correctement la vision, mais rien qui ne dépasse le niveau de l'agrégation interne.

Posté par
luzak
re : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 17-09-23 à 08:31

En demandant aux autres de m'excuser s'ils estiment que j'abuse.

OShine, tu devrais réfléchir à ce qui suit, question d'en finir :
Soit \ell\in[-1,1],\;\varepsilon\in\R_+^*,\;p\in\N.
On choisit m\in\N tel que m>p,\;m>1/\varepsilon.
Alors, si n est la partie entière de \exp(\arccos(\ell)+2m\pi) il me semble qu'on a n\geq p,\;|\ell-u_n|\leq\varepsilon.

Posté par
jean24
re : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 17-09-23 à 13:56

@ GBZM
J'apprécie vos interventions mathématiques,
mais je ne puis m'empêcher de vous dire qu'il ne vous revient pas de choisir les pseudos des participants au forum !

Posté par Profil Ramanujanre : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 17-09-23 à 14:06

GBZM
On a \ln (n+1)=\ln(n)+ \ln(1+ \dfrac{1}{n} )
Donc \ln(n+1)- \ln(n)=\ln( 1+ \dfrac{1}{n} )=\dfrac{1}{n}+ o( \dfrac{1}{n} )
Finalement : \boxed{\ln(n+1)- \ln(n) \sim \dfrac{1}{n}}
Je n'ai pas trop compris l'histoire d'enrouler la suite des \ln(n) sur le cercle unité.
Je n'ai jamais entendu parlé de l'enroulement de la droite réelle sur le cercle unité.
Je ne comprends pas le lien avec les valeurs d'adhérence.

Posté par
malou Webmaster
re : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 17-09-23 à 14:11

cette fiche a été construite dans le temps pour le programme de seconde , elle a basculé désormais au niveau 1re
Trigonométrie : enroulement de la droite des réels

Posté par Profil Ramanujanre : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 17-09-23 à 18:47

Malou ok merci.

Posté par Profil Ramanujanre : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 17-09-23 à 19:20

luzak @ 17-09-2023 à 08:31

En demandant aux autres de m'excuser s'ils estiment que j'abuse.

OShine, tu devrais réfléchir à ce qui suit, question d'en finir :
Soit \ell\in[-1,1],\;\varepsilon\in\R_+^*,\;p\in\N.
On choisit m\in\N tel que m>p,\;m>1/\varepsilon.
Alors, si n est la partie entière de \exp(\arccos(\ell)+2m\pi) il me semble qu'on a n\geq p,\;|\ell-u_n|\leq\varepsilon.


Comment tu trouves ce truc compliqué ?
Soit n= \lfloor \exp( \arccos( \ell) +2 m\pi) \rfloor

Si m>p alors \arccos( \ell) +2 m\pi) >\arccos( \ell) +2 p\pi \geq 2 p \pi car \arccos( \ell) \geq 0.
Donc \exp( \arccos( \ell) +2 m\pi) > \exp (2 p \pi)
Mais \exp( 2 p \pi) \geq p
Donc : \boxed{n \geq p}

Pour le |u_n- \ell | \leq \varepsilon je ne vois pas, je n'arrive même pas à comprendre ce u_n avec du cosinus de log de partie entière d'exponentielle. Jamais vu un truc aussi compliqué.

Posté par Profil Ramanujanre : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 17-09-23 à 19:59

Je ne comprends pas vos indications, vous allez beaucoup trop vite pour moi.

Sur le site de préparation à l'agrégation interne, l'exercice est donné comme suit. Même avec les questions intermédiaires, ça me semble dur.

Il me semble que c'est la solution de Luzak en plus détaillé.

Exercice : valeurs d'adhérence de  (\cos (n^{\alpha}))_{n \in \N^{*}] pour 0 < \alpha <1 et (\cos ( \ln (n) )_{n \in \N^{*}} .

On donne une fonction f : [1,+\nfty[ \longrightarrow \R de classe C^1 telle que f'(x)>0  pour tout x \in [1,+\infty[, \lim\limits_{x \rightarrow +\infty} f(x)=+ \infty, \lim\limits_{x \rightarrow +\infty} f'(x)=0 et on s'intéresse aux valeurs d'adhérence de la suite (u_n)_{n \in \N^{*}] définie par u_n= \cos (f(n)) pour tout n \geq 1.
1) Montrer que f réalise un C^1 difféomorphisme de [1,+\infty[ sur [f(1),+\infty[ et qu'on a \lim\limits_{x \rightarrow +\infty} f^{-1}(x)=+\infty , \lim\limits_{x \rightarrow +\infty} (f^{-1})'(x)=+\infty.
2) Soit x \in [-1,1] et t=\arccos (x)\in [0,\pi].
a) Montrer qu'il existe un entier n_0 \in \N tel que pour tout entier n \geq n_0, il existe un entier naturel \varphi(n) tel que :
f( \varphi(n)) \leq t+2 n \pi < f( \varphi(n)+1)
b) Montrer qu'il existe un entier n_1 \geq n_0 tel que la suite (\varphi(n))_{n \geq n_1} soit strictement croissante.
c) Montrer que \lim\limits_{n \rightarrow +\infty} (t + 2 n \pi -f( \varphi(n) )=0
d) Montrer que \lim\limits_{n \rightarrow +\infty} u_{\varphi(n)}=x.
e) Montrer que l'ensemble des valeurs d'adhérence de  (u_n)_{n \in \N^{*}] est [-1,1].
3) Montrer que l'ensemble des valeurs d'adhérence des suites  (\cos (n^{\alpha}))_{n \in \N^{*}} pour 0 < \alpha <1 et (\cos ( \ln (n) )_{n \in \N^{*}] est [-1,1].

Posté par
Vassillia
re : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 17-09-23 à 20:14

Non, ils sont beaucoup trop gentils, si tu n'avais pas eu d'indications, tu n'aurais pas eu l'occasion de te plaindre.
Bravo OShine, tu sais chercher des énoncés d'exercices sur internet même si je le savais déjà. Il serait plus pertinent pour toi d'utiliser ce temps à chercher des solutions à des exercices de ton niveau mais bon...

Posté par Profil Ramanujanre : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 17-09-23 à 20:26

En maths, si on ne fait que des exos de son niveau, on ne fait plus rien. Parfois, il faut viser un peu plus haut que son niveau.
Je suis sur une fiche de Christophe Bertault niveau maths sup, et je sais que ce professeur ne donne pas des exercices de niveau ENS. Généralement ses exercices sont accessibles. Il y a des exercices où je n'avançais pas du tout, mais Jandri m'a donné des solutions entières parfois que j'ai comprises immédiatement.

Par exemple, je n'irai pas essayer de faire les DS et DM d'Alain Troesch, je n'irai pas étudier les Gourdon ou les Cassini car je sais que le niveau est trop élevé pour moi.

De plus, je vois que cet exercice est choisi dans les préparations à l'agrégation interne pour des leçons d'oraux, c'est qu'il doit être intéressant.

Posté par
Vassillia
re : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 17-09-23 à 20:31

Inutile d'essayer de me convaincre, je considère que tu ne fais rien de toute façon et je me fiche complétement de ce que tu considères accessibles, intéressants...
Je me permets de te reprendre car il est inacceptable que tu te plaignes de l'aide que tu reçois, c'est tout.
Cela m'insupporte.

Posté par Profil Ramanujanre : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 17-09-23 à 20:58

Je ne me plains pas, je dis juste que je n'ai pas compris les aides données.

Posté par Profil Ramanujanre : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 17-09-23 à 22:03

J'ai essayé la méthode de l'exercice.
1) On utilise le théorème de la bijection.
f est continue et strictement croissante sur [1,+\infty[, alors elle réalise une bijection strictement croissante de [1,+\infty[ sur f( [1,+\infty[)=[f(1),+\infty[.
On a \forall x \in [1,+\infty[ \ f^{-1} \circ f(c)=x, en posant y=f(x) on a f^{-1}(y)=x
\lim\limits_{x \rightarrow +\infty} f^{-1( f(x))=\lim\limits_{y \rightarrow +\infty} f^{-1} (y)=\lim\limits_{x \rightarrow +\infty} x=+\infty
On a f est dérivable sur [1,+\infty[ et f'(x) \ne 0 \forall x \in [1,+\infty[
En posant y=f(x) : (f^{-1})'(y)=\dfrac{1}{f' \circ f^{-1} (y))} \longrightarrow \dfrac{1}{0^{+}}=+\infty
C'est la question 2.a qui me pose problème : je n'ai jamais vu une question qui demande de montrer un : "il existe, pour tout, il existe".

Posté par
Matesupe
re : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 17-09-23 à 22:30

Bonjour  
Si u\in[-1,1] n'est pas une valeur d'adhérence, il existe \epsilon>0 tel que à partir d'un certain rang  cos(ln(n)) \notin $]u-\epsilon,u+\epsilon[.
On prend  l'arcos de ceci,  n'est pas une contradiction avec le fait que ln(n+1)-ln(n) tend vers 0?

Posté par Profil Ramanujanre : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 17-09-23 à 23:35

\ln (n) \notin ]\arccos(u+ \varepsilon), \arccos(u-\varepsilon) [
Je ne comprends pas le rapport avec le \ln(n+1)-\ln(n)

Posté par Profil Ramanujanre : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 18-09-23 à 01:32

L'exercice détaillé m'a bien aidé même si j'ai mis énormément de temps à comprendre la logique. Je pense avoir réussi la question 2.a.

2.a) Je choisis \boxed{n_0=\lfloor \dfrac{f(1)-t}{2 \pi}  \rfloor } de sorte que n \geq n_0 \implies f^{-1} (t+2 \n \pi) soit bien défini. On voit bien que n_0 ne dépend pas de \varphi.

Par stricte croissance de f^{-1} sur [f(1),+\infty[ : \varphi(n) \leq f^{-1} (t+ 2 n \pi) < \varphi(n)+1

Ainsi : \boxed{\varphi(n)=\lfloor f^{-1} (t +2 n \pi) \rfloor}.

Pour la 2.b

Posté par
malou Webmaster
re : Valeur d'adhérence de la suite cos( ln n) 18-09-23 à 08:20

Bonjour Matesupe et bienvenue

Ton profil indique "terminale". Est-ce bien le cas, sinon le modifier. Merci.

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