jeudi 7 décembre 2017

Convergence de la série exponentielle - Taylor avec reste intégrale


Ici on va exploiter le fait que le reste du développement du Taylor de la fonction exponentielle pour montrer que la série exponentielle converge vers l'exponentielle.

On n'utilisera pas la théorie des séries entières.








On voit ici qu'on a besoin de contrôler le reste en $N$ quand $x$ est fixé. La formule avec reste intégrale à donc un caractère "global" qui n'est pas partagé par un développement limité par exemple.

En effet, celui-ci ne donnerait pas la nature de la dépendance en $N$ mais seulement le fait qu'il est petit, à $N$ fixé, quand $x$ tend vers $0$.

FormuleS de Taylor

Les formules de Taylor à l'ordre 1 correspondent à donner la formule de la tangente à la courbe. Si on cherche à approcher la courbe de façon plus précise, on utilise les polynômes. Plus l'ordre du polynôme approchant est élevé plus on demande de la régularité. Elle est attribuée à Brook Taylor (1712). 

Les formules se déclinent en fonction de la nature du reste (différence entre la fonction et l'approximation polynomiale). 

Quelques applications ici.

On pourra se référer au wiki pour la liste des développements classiques à connaître.

Un cours vidéo (sans les preuves) est disponible ici. Il dure 1h30 environ. Il permettra de se mettre à jour.






Un cours approprié sur l'utilité des DL suivra (position relative, développement asymptotique,...). C'est la moins gourmande en hypothèse, elle n'utilise que l'hypothèse $n$-fois dérivable.

La formule de Taylor-Lagrange généralise le TAF. On est maintenant à $n+1$-fois dérivable.




C'est la version la plus précise. Elle est aussi la plus gourmande en hypothèse (tout se paye !). Une preuve par récurrence est disponible ici. Dans un autre article du blog on l'utilise pour montrer à la convergence de la série exponentielle vers la fonction exponentielle.

Fonction dérivable et non C1 et tout le tralala


Le but de cet exercice est d'exhiber une fonction qui serait 
  • continue et pas dérivable
  • dérivable et pas $C^1$
On repasse pour l'occasion sur la notion de prolongée par continuité. 


























Correction alternative pour la non-convergence de cos(n)

Ici on redémontre que la suite $(cos(n))_{n}$ n'est pas convergente.

Voici la solution proposée par un étudiant. Elle est plus rapide que la mienne et aussi un peu plus élégante. Elle a aussi le bon goût d'être très facile à retenir (pour l'oral ou pour une soirée entre matheux ?).





Quelques conseils de rédaction


Sur le DS, il y a des fautes communes qu'il faut absolument éviter. Voici les plus courantes.


Cela se résume donc de la façon suivante :

  • Montrer qu'une fonction est dérivable avant de calculer sa dérivée
  • Quand on a affaire à une limite indéterminée, on n'écrit pas le symbole "lim" mais on fait une suite d'égalités et on arrive à une situation (avec un peu de travail et de savoir faire !) où la suite n'a plus une limite indéterminée. Seulement ensuite on passe au symbole "lim" (car on sait qu'elle existe)





Quelques méthodes pour montrer la croissance d'une suite



Constante d'Euler





Version TAF



Version intégration