Analyse 1 Dérivation, étude de fonctions

Documents pareils
Développements limités, équivalents et calculs de limites

Comparaison de fonctions Développements limités. Chapitre 10

Limites finies en un point

Chapitre 3. Quelques fonctions usuelles. 1 Fonctions logarithme et exponentielle. 1.1 La fonction logarithme

Développements limités usuels en 0

Développements limités. Notion de développement limité

NOMBRES COMPLEXES. Exercice 1 :

Exercices - Polynômes : corrigé. Opérations sur les polynômes

INTRODUCTION. 1 k 2. k=1

Maple: premiers calculs et premières applications

Exo7. Limites de fonctions. 1 Théorie. 2 Calculs

1 radian. De même, la longueur d un arc de cercle de rayon R et dont l angle au centre a pour mesure α radians est α R. R AB =R.

Mesure d angles et trigonométrie

Pour l épreuve d algèbre, les calculatrices sont interdites.

Mathématiques I Section Architecture, EPFL

Exercices - Nombres complexes : corrigé. Formes algébriques et trigonométriques, module et argument

Exercices - Fonctions de plusieurs variables : corrigé. Pour commencer

Développements limités

CCP PSI Mathématiques 1 : un corrigé

Quelques contrôle de Première S

Image d un intervalle par une fonction continue

Chapitre 6. Fonction réelle d une variable réelle

Capes Première épreuve

Chapitre 2 Le problème de l unicité des solutions

Angles orientés et fonctions circulaires ( En première S )

Etude de fonctions: procédure et exemple

Cours d Analyse I et II

Continuité et dérivabilité d une fonction

TOUT CE QU IL FAUT SAVOIR POUR LE BREVET

Résolution d équations non linéaires

FONCTIONS DE PLUSIEURS VARIABLES (Outils Mathématiques 4)

Représentation géométrique d un nombre complexe

Dérivation : cours. Dérivation dans R

Calcul matriciel. Définition 1 Une matrice de format (m,n) est un tableau rectangulaire de mn éléments, rangés en m lignes et n colonnes.

COMPTE-RENDU «MATHS EN JEANS» LYCEE OZENNE Groupe 1 : Comment faire une carte juste de la Terre?

La fonction exponentielle

Chapitre 0 Introduction à la cinématique

Chp. 4. Minimisation d une fonction d une variable

Optimisation des fonctions de plusieurs variables

Enoncé et corrigé du brevet des collèges dans les académies d Aix- Marseille, Montpellier, Nice Corse et Toulouse en Énoncé.

DOCM Solutions officielles = n 2 10.

Exercice 1 Trouver l équation du plan tangent pour chaque surface ci-dessous, au point (x 0,y 0,z 0 ) donné :

Correction du Baccalauréat S Amérique du Nord mai 2007

Rappels sur les suites - Algorithme

Chapitre 11. Séries de Fourier. Nous supposons connues les formules donnant les coefficients de Fourier d une fonction 2 - périodique :

Corrigé des TD 1 à 5

* très facile ** facile *** difficulté moyenne **** difficile ***** très difficile I : Incontournable T : pour travailler et mémoriser le cours.

Correction de l examen de la première session

Théorème du point fixe - Théorème de l inversion locale

Mais comment on fait pour...

F411 - Courbes Paramétrées, Polaires

Les travaux doivent être remis sous forme papier.

Introduction à l étude des Corps Finis

Exercices sur le chapitre «Probabilités»

Rappels et compléments, première partie : Nombres complexes et applications à la géométrie

Complément d information concernant la fiche de concordance

Cours3. Applications continues et homéomorphismes. 1 Rappel sur les images réciproques

Groupe symétrique. Chapitre II. 1 Définitions et généralités

Dérivées d ordres supérieurs. Application à l étude d extrema.

Annexe 1 Programmes des classes préparatoires aux Grandes Ecoles

* très facile ** facile *** difficulté moyenne **** difficile ***** très difficile I : Incontournable

LE PRODUIT SCALAIRE ( En première S )

Fonctions de plusieurs variables

Chapitre VI Fonctions de plusieurs variables

Continuité en un point

Fonctions de plusieurs variables, intégrales multiples, et intégrales dépendant d un paramètre

Table des matières. I Mise à niveau 11. Préface

Calculs de probabilités avec la loi normale

Texte Agrégation limitée par diffusion interne

Cours de mathématiques

Exercice autour de densité, fonction de répatition, espérance et variance de variables quelconques.

Cryptographie RSA. Introduction Opérations Attaques. Cryptographie RSA NGUYEN Tuong Lan - LIU Yi 1

Suites numériques 3. 1 Convergence et limite d une suite

Chapitre 7 : Intégration sur un intervalle quelconque

Raisonnement par récurrence Suites numériques

IV- Equations, inéquations dans R, Systèmes d équations

avec des nombres entiers

Fonctions de deux variables. Mai 2011

Planche n o 22. Fonctions de plusieurs variables. Corrigé

I - PUISSANCE D UN POINT PAR RAPPORT A UN CERCLE CERCLES ORTHOGONAUX POLES ET POLAIRES

Exercices Alternatifs. Une fonction continue mais dérivable nulle part

Nombre dérivé et tangente

Exprimer ce coefficient de proportionnalité sous forme de pourcentage : 3,5 %

4. NOMBRES COMPLEXES ET TRIGONOMÉTRIE

Angles orientés et trigonométrie

I. Polynômes de Tchebychev

Baccalauréat S Antilles-Guyane 11 septembre 2014 Corrigé

3 Approximation de solutions d équations

Chapitre VI - Méthodes de factorisation

CHOIX OPTIMAL DU CONSOMMATEUR. A - Propriétés et détermination du choix optimal

Leçon 01 Exercices d'entraînement

Équations non linéaires

Activités numériques [13 Points]

Correction du baccalauréat ES/L Métropole 20 juin 2014

Logique. Plan du chapitre

Nombres complexes. cours, exercices corrigés, programmation

Calcul intégral élémentaire en plusieurs variables

III- Raisonnement par récurrence

Programme de la classe de première année MPSI

Chapitre 2. Matrices

Transcription:

Lycée Louis-Le-Grand, Paris 0/06 MPSI Mathématiques A Troesch Analyse Dérivation, étude de fonctions Indications ou solutions pour l exercice Factoriser par ϕ i (t)exp(a i t) et étudier la limite en + Discuter suivant la valeur de cette limite dans R Existe-t-il beaucoup de fonctions périodiques admettant une limite? Indications ou solutions pour l exercice Montrer que x s écrivant sous cette forme s écrit de façon unique (à réduction près de la fraction) Simple vérification Indications ou solutions pour l exercice Exprimer f comme fonction réciproque et utiliser des résultats du cours Indications ou solutions pour l exercice Grosse récurrence, en progressant sur les intervalles ]k, k + ] Un peu technique, mais sans difficulté Indications ou solutions pour l exercice Calcul et majoration Montrer que f (x) est majorée par x x +( x) sur [0, ], et x x +( x) sur [,] En déduire, par étude de fonction, que f (x) < Trouver x n 0 telle que f (x n ), en remarquant que le terme provient du terme en cos Indications ou solutions pour l exercice 6 Récurrence pour l expression S en servir pour former les taux d accroissement, en utilisant les CC Indications ou solutions pour l exercice 7 Par récurrence sur n, en écrivant f n+ (x) = (x )f n (x), puis Leibniz On peut le faire aussi de façon directe avec Leibniz et le binôme Indications ou solutions pour l exercice 8 Leibniz Rép : ( ) n (x n)e x Rép : a ( ) n n! ( ) x+ b n+ a Décomposition en éléments simples ; Rép : n! ( )n Rép : (x a) ( ) n (n )! (x b) n Indications ou solutions pour l exercice 9 ( +n (x a)( )n (n )! (x b) n (x ) n+ + (x+) n+ +n(n ) ( )n (n )! (x b) n pour n f est croissante puis décroissante, maximum en 0, et points d inflexion en ± Récurrence sur n On trouve une relation de récurrence entre P n+ et P n, faisant intervenir aussi P n Par récurrence d ordre On commence par réécrire, grâce à l HR, la relation sans P n, mais avec P n On dérive et utilise l HR et encore une fois la relation de récurrence initiale ) Indications ou solutions pour l exercice Vérifier la formule pour n =, puis récurrence Pour n =, il faut bien sûr essayer d exprimer avec des tan Indications ou solutions pour l exercice Passer en complexe pour se ramener à la dérivée itérée de e αx Réponse : n cos ( ) x+ nπ e x

Indications ou solutions pour l exercice Dériver f +ig, évidemment! Réponse : n cos ( ) x+ nπ e x pour f, de même pour g avec sin Indications ou solutions pour l exercice Exercice de type archi-classique Principe : dériver, simplifier, reprimitiver! En dérivant, ça se simplifie en +x, on retrouve donc Arctan(x)+c, arranger la constante Indications ou solutions pour l exercice Écrire +x = (x+i)(x i) et décomposer la fraction Rép : P n = ( )n n! ( (x+i) n+ (x i) n+) i ( ) Racines : cotan kπ n+ Indications ou solutions pour l exercice 6 Par récurrence : intialisation d après la formule de dérivation des composées Hérédité en remarquant quef n+ (x) = x f n (x), et en utilisant Leibniz Réponses : g (n) n (x) = ( )n x n+ e x h (n) n = x Indications ou solutions pour l exercice 7 Considérer f : x e ax et g : x e bx Indications ou solutions pour l exercice 8 Analogie avec la formule du multinôme A démonstrer ensuite par récurrence sur k Indications ou solutions pour l exercice 9 Par récurrence Initialisation immédiate au rang 0 Dériver soigneusement l expression au rang n, ne pas avoir peur d utiliser plusieus lignes (si possible, ne pas écrire trop gros) On a une somme interne de termes obtenus en dérivant successivement l un des termes du produit, ce qui fournit un terme similaire, avec une puissance m j, une puissance m j+ + et un facteur multiplicatif (m j+ +)(j+) (pour avoir les bonnes factorielles); il y a aussi le terme obtenu en dérivant la composition, fournissant alors un terme similaire, avec un exposant m +, et un facteur correctif m + Remarquer que tout cela peut s écrire sous une somme indexée par des m i tels que m +m + +(n+)m n+ = n+, mais avec seulement une n! (le reste de l expression étant comme voulue), et chaque terme étant multiplié par un facteur λ m,,m En regroupant tous les termes donnant les n+ mêmes indices m,,m n+ dans l expression initiale en m,,m n (chaque indice de la somme interne en fournit un ainsi que le dernier terme obtenu par dérivation de la composition), remarquer que et conclure λ m,,m n+ = m +m + +(n+)m n+ = n+, Indications ou solutions pour l exercice 0 Réponse : y = x en + et, et bien sûr, x = et x = Indications ou solutions pour l exercice f est décoissante sur ], [, croissante sur ],+ [, il y a deux points d inflexion en et en f est décroissante sur], [, croissante sur], + [, puis décroissante jusqu à l infini Points d inflexion : et f croissante Un unique point d inflexion en, la courbe est d abord convexe puis concave Fonction paire, croissante sur [0,], décroissante sur [,+ [ Points d inflexion : x = et x = + f est croissante sur ], [ et sur ], + [ ; Deux points d inflexion : 0 et 6 Fonction impaire Croissante sur [0,x 0 ] puis décroissante de limite nulle x 0 ne peut pas être dterminé explicitement x 0 076 Montrer par le théorème de la bijection l existence et l unicité d un point d inflexion

7 Invariance de la courbe par translation de vecteur (π, π) Fonction croissante, points d inflexion en tous les 0 modulo π 8 Utiliser une fonction auxiliaire pour justifier que f s annule une unique fois dans [,], en x 0 Alors, f est décroissante jusqu à x 0 puis croissante Justifier l existence d un unique point d inflexion Indications ou solutions pour l exercice Pour b : utiliser tan(y) y avec y égal au terme de gauche Pour b : théorème de la bijection sur chaque intervalle de monotonie de f Indications ou solutions pour l exercice Sur ], [, f est décroissante puis croissante, avec un minimum en Sur ],[, f est croissante puis décroissante, avec un maximum en + Sur ],+ [, f est décroissante Montrer l existence et l unicité d un point d inflexion en étudiant une fonction auxiliaire (numérateur de f ) Indications ou solutions pour l exercice 6 f est décroissante sur ], ], non définie sur ],0], décroissante sur ]0, ] et croissante sur [,+ [ Une asymptote y = x+ en et y = x en Point d inflexion : Une tangente verticale en Indications ou solutions pour l exercice 7 N oubliez pas les étages de composées dans la dérivation N oubliez pas la constante d intégration lorsque vous primitivez Solution : f = π +Arcsin Indications ou solutions pour l exercice 8 Se contenter de l étude sur [ π, π ] (périodicité) Pour x [ π, π ], utiliser sin(x) = sin(π x) On obtient une fonction triangle Indications ou solutions pour l exercice 9 Si x 0 [0,π], pas de solution, sinon y ±x 0 [π] Solution : tous les réels de [0,π] Indications ou solutions pour l exercice 0 Solution f(x) = Arctan(x)+ π sur ],], et Arctan(x)+ π sur [,+ [ Solution f(x) = π +Arcsin(x) sur [,[ Invariance par translation de (π, π) : étude sur un intervalle de longueur π, disons [ π, π ] f (x) = ( ) cos(x) cos(x) en tout x π [π] f constante de valeur π sur [ π, π ], f(x) = π x f (x) = ( sin(x) sin(x) cos(x) ) On obtient sur [ π,π] (prolongé ensuite par périodicité) : cos(x) π si x [ π, π ] π f(x) = x si x [ π,0] π si x [0, π ] π +x si x [π,π] Indications ou solutions pour l exercice Nécessairement x [, ] Faire le changement de variable θ = Arcsin(x), donc x = sin(θ), avec θ [ π, π ] L équation est alors : θ = Arcsin(sin(θ))

Solution : sin([ π, π ]) = [, ] Indications ou solutions pour l exercice tan(a+b+c) = tan(a)+tan(b)+tan(c) tan(a)tan(b)tan(c) tan(a)tan(b) tan(a)tan(c) tan(b)tan(c) On applique tan à l expression α de l énoncé Grâce à la question, on obtient tan(α) = Ne pas conclure trop vite que α = π 6 (on n obtient x que modulo π) Encadrer suffisamment finement les Arctan initiales pour pouvoir conclure que α = 7π 6 Indications ou solutions pour l exercice sur R\{}, f (x) = +x Attention au fait que le domaine est contitué de intervalles : on primitive séparément sur chaque intervalle, avec une constante éventuellement différente ; Arctan(x)+ π si x < f(x) = Arctan(x) π si x > Indications ou solutions pour l exercice Remarquer que 7π = π + π, en déduire une solution, puis justifier que c est la seule Indications ou solutions pour l exercice Le sinus de l expression de droite vaut 6 6 Vérifier que la somme des Arcsin est dans [ π, π ], (car π et π 6 ), et conclure x = Arcsin6 6 Nécessairement x [,] Faire le changement de variable θ = Arcsin(x), donc x = sin(θ), avec θ [ π, π ] L équation est alors : Solution : sin([ π, π ]) = [, ] Appliquer sin Solution θ = Arcsin(sin(θ)) Appliquer sin à l expression de droite : on obtient 0 Donc la fonction est égale en tout point de [,+ [ (son domaine) à 0 modulo π puis constante, par continuité Essayer en une valeur bien choisie S = [,+ [ On peut aussi justifier que la fonction est constante par dérivation Essayez, c est un bon entraînement Indications ou solutions pour l exercice 6 Exprimer th(x)+ th(x) avec des exponentielles, réduire et simplifier Télescopage d après question Réponse : n+ th( n+ x) th(x) Indications ou solutions pour l exercice 7 Analogie avec les formules d Euler ch(x)+(x) = e x etch(x) (x) = Former la somme ( et la différence des deux sommes Adapter l argument de l arc moitié ch a+ (n )b ) ( ) ( nb a+ (n )b ) ( ) nb Solution : C = ( ) et S = ( ) b b Indications ou solutions pour l exercice 8 Exprimer l équation comme équation en X = e x Solution : si a+b 0 et b a a+b 0 ) (b a ln a+b et a+b 0 et b a a+b > 0

si a+b = 0 et (a,b) (0,0) R si a = b = 0 Indications ou solutions pour l exercice 9 Introduire g : x e xch(a) (x(a)) Calculer les dérivées de f +g et f g Réponse : f (n) (x) = e xch(a) ch(x(a)+na)