Formule de Taylor-Lagrange

Documents pareils
Continuité en un point

Développements limités, équivalents et calculs de limites

Comparaison de fonctions Développements limités. Chapitre 10

Limites finies en un point

Image d un intervalle par une fonction continue

Commun à tous les candidats

Chapitre 7 : Intégration sur un intervalle quelconque

Chapitre 2 Le problème de l unicité des solutions

I. Polynômes de Tchebychev

Développements limités. Notion de développement limité

Planche n o 22. Fonctions de plusieurs variables. Corrigé

Exo7. Limites de fonctions. 1 Théorie. 2 Calculs

Théorème du point fixe - Théorème de l inversion locale

Exercices - Fonctions de plusieurs variables : corrigé. Pour commencer

EXERCICE 4 (7 points ) (Commun à tous les candidats)

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

Exercices - Polynômes : corrigé. Opérations sur les polynômes

Capes Première épreuve

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

Continuité d une fonction de plusieurs variables

Continuité et dérivabilité d une fonction

Université Paris-Dauphine DUMI2E 1ère année, Applications

3 Approximation de solutions d équations

Dérivation : cours. Dérivation dans R

Correction de l examen de la première session

La fonction exponentielle

Chapitre 6. Fonction réelle d une variable réelle

Développements limités

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

Calcul fonctionnel holomorphe dans les algèbres de Banach

Baccalauréat S Antilles-Guyane 11 septembre 2014 Corrigé

n N = u N u N+1 1 u pour u 1. f ( uv 1) v N+1 v N v t

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

CCP PSI Mathématiques 1 : un corrigé

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

Fonctions de plusieurs variables et applications pour l ingénieur

Résolution d équations non linéaires

Méthodes de quadrature. Polytech Paris-UPMC. - p. 1/48

Logique. Plan du chapitre

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

Fonctions de plusieurs variables

Partie 1 - Séquence 3 Original d une fonction

Cours Fonctions de deux variables

De même, le périmètre P d un cercle de rayon 1 vaut P = 2π (par définition de π). Mais, on peut démontrer (difficilement!) que

O, i, ) ln x. (ln x)2

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

Première partie. Préliminaires : noyaux itérés. MPSI B 6 juin 2015

Fonctions de deux variables. Mai 2011

Différentiabilité ; Fonctions de plusieurs variables réelles

Cours d Analyse. Fonctions de plusieurs variables

I. Ensemble de définition d'une fonction

FONCTIONS DE PLUSIEURS VARIABLES (Outils Mathématiques 4)

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

Chapitre VI Fonctions de plusieurs variables

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

Raisonnement par récurrence Suites numériques

Fonctions homographiques

Correction du Baccalauréat S Amérique du Nord mai 2007

Calcul différentiel. Chapitre Différentiabilité

Quelques contrôle de Première S

Exo7. Matrice d une application linéaire. Corrections d Arnaud Bodin.

Chapitre 2. Eléments pour comprendre un énoncé

NOMBRES COMPLEXES. Exercice 1 :

IV- Equations, inéquations dans R, Systèmes d équations

TSTI 2D CH X : Exemples de lois à densité 1

Mais comment on fait pour...

Chapitre 1 : Évolution COURS

DÉRIVÉES. I Nombre dérivé - Tangente. Exercice 01 (voir réponses et correction) ( voir animation )

Complément d information concernant la fiche de concordance

Cours d Analyse I et II

3. Conditionnement P (B)

Développements limités usuels en 0

Problème 1 : applications du plan affine

Chapitre VI - Méthodes de factorisation

4. Martingales à temps discret

Pour l épreuve d algèbre, les calculatrices sont interdites.

Suites numériques 3. 1 Convergence et limite d une suite

Dualité dans les espaces de Lebesgue et mesures de Radon finies

Nombre dérivé et tangente

Espérance conditionnelle

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

Examen optimisation Centrale Marseille (2008) et SupGalilee (2008)

8.1 Généralités sur les fonctions de plusieurs variables réelles. f : R 2 R (x, y) 1 x 2 y 2

Développement décimal d un réel

Calcul différentiel sur R n Première partie

Cours de mathématiques

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

Optimisation non linéaire Irène Charon, Olivier Hudry École nationale supérieure des télécommunications

Intégration et probabilités TD1 Espaces mesurés Corrigé

Amphi 3: Espaces complets - Applications linéaires continues

Optimisation des fonctions de plusieurs variables

Suites numériques 4. 1 Autres recettes pour calculer les limites

Mathématiques I Section Architecture, EPFL

Corrigé du baccalauréat S Asie 21 juin 2010

Chapitre 2. Matrices

Structures algébriques

Equations différentielles linéaires à coefficients constants

Fonctions de plusieurs variables

t 100. = 8 ; le pourcentage de réduction est : 8 % 1 t Le pourcentage d'évolution (appelé aussi taux d'évolution) est le nombre :

FONCTIONS À CROISSANCE RÉGULIÈRE

Transcription:

Formule de Taylor-Lagrange Exercice. Soit x un réel strictement positif et f une fonction sur [0, x].. Quelles sont les hypothèses qui permettent d écrire la formule de Taylor-Lagrange pour f sur [0, x] à l ordre (c est-à-dire avec un reste où intervient la dérivée troisième de f)? Ecrire cette formule.. On pose f(t) = ln ( + t). Justifier la possibilité d écrire la formule de Taylor-Lagrange pour f à l ordre, et écrire cette formule. Allez à : Correction exercice Exercice. Soit a un réel strictement positif.. Ecrire la formule de Taylor-Lagrange pour la fonction cosinus hyperbolique, sur l intervalle [0, a], avec le reste à l ordre 5.. Montrer que. En déduire que : Allez à : Correction exercice Exercice. 0 ch(a) a! a4 4! a5 5! sh(a) 4 84 ch ( ) 4 84 + 840. Ecrire la formule de Taylor-Lagrange pour la fonction f définie par f(x) = entre a = 4 et b = 5 x avec un reste à l ordre.. En déduire que 7 une valeur approchée de à près. 6 5 56 Allez à : Correction exercice Exercice 4. Soit la fonction définie sur R + par f(x) = x 4. Ecrire la formule de Taylor-Lagrange avec un reste à l ordre de f entre 6 et 7.. En déduire que 87 4096 < 7 4 < 65 Allez à : Correction exercice 4 Exercice 5.. Ecrire la formule de Taylor-Lagrange pour la fonction f(x) = entre 6 et 7 avec un reste à l ordre x.. Montrer que est une valeur approchée de à 5 8 7 0 4 près. Allez à : Correction exercice 5 Exercice 6. (Hors programme) Montrer que pour tout x [0,[ : x argth(x) x + x +x ( x )

Allez à : Correction exercice 5 Exercice 7. A l aide de la formule de Taylor-Lagrange avec un reste à l ordre montrer que 0 est une valeur approchée à 5 0 5 près de sin(0 ). Allez à : Correction exercice 7 Exercice 8.. Enoncer le théorème de Taylor-Lagrange, on notera n + l ordre du reste dans la formule.. Ecrire la conclusion de ce théorème lorsqu on l applique à la fonction f: t, entre 00 et 0 et t avec un reste à l ordre.. En déduire un nombre décimal qui approche avec une précision inférieur à 5 0 0 6 près. Allez à : Correction exercice 8 Exercice 9. Soit x R +,. Montrer que 0 < e x x x < x. En déduire une valeur approchée de e 0, à 5 0 4 près. Allez à : Correction exercice 9 6 ex Exercice 0. Montrer que pour tout t I = ], + [, (t ) t < ln(t) < t On pourra utiliser la formule de Taylor Lagrange entre et t. Allez à : Correction exercice 0 Exercice.. Enoncé le théorème de Taylor-Lagrange.. Soit f: [0, + [ R définie par f(t) = ln( + t). Calculer les dérivées successives de f jusqu à l ordre 4.. En utilisant Taylor-Lagrange, en déduire l encadrement de ln() suivant : 7 57 ln() 9 Allez à : Correction exercice Exercice.. Soit a > 0. Démontrer que. En déduire que Allez à : Correction exercice cos(a) + a! a4 4! a5 5! 7 84 840 cos ( ) < 7 84 + 840 Exercice.

Démontrer que pour tout x [0, + [ : Allez à : Correction exercice x + x 9 4x 8 x + x + x 9 Exercice 4. Démontrer que En déduire une valeur approchée de e à 0 5 près. Allez à : Correction exercice 4 e ( + +! +! + 4! + 5! + 6! + 7! + 8! ) 9! Exercice 5. Inégalités de Kolmogorov Soit f une fonction définie sur R, de classe C. On suppose que f et f sont bornées, et on pose : M 0 = sup f(x), M = sup f (x) x R x R (M 0 et M sont donc des nombres réels tels que, pour tout x réel, on a f(x) M 0 et f (x) M. Le but de cet exercice est de prouver que f est bornée, et de majorer M = sup x R f (x) en fonction de M 0 et M. Soit x R, et h > 0.. Appliquer la formule de Taylor-Lagrange à f entre x et x + h à l ordre.. En déduire l inégalité : f (x) M 0 h + hm En particulier, si on choisit h =, on obtient, pour tout x R : f (x) M 0 + M Ce qui prouve que f est bornée, avec M M 0 + M. On se propose de trouver une meilleure majoration :. Etudier la fonction h M 0 + hm sur ]0, + [. h 4. En déduire que M M 0 M Allez à : Correction exercice 5 Exercice 6. Soit f: [0,] R de classe C vérifiant f(0) = f (0) = f () = 0 et f() =. Montrer qu il existe c [0,] tel que f (c) 4. Indication, on pourra appliquer la formule de Taylor-Lagrange entre 0 et, puis entre et. Allez à : Correction exercice 6 Exercice 7. Soit f: R R une fonction de classe C vérifiant la propriété suivante : il existe un polynôme de degré impair tel que pour tout n 0, pour tout x R, f (n) (x) P(x). Montrer qu il existe a R tel que f (n) (a) = 0 pour tout n 0.. En déduire que f est identiquement nulle.. Le résultat subsiste-t-il si on suppose que P est de degré pair? Allez à : Correction exercice 7

Exercice 8. Soit f: R R de classe C et λ > 0 vérifiant :. Montrer que f = 0 sur l intervalle ] λ, λ [.. Montrer que f = 0 sur R. Allez à : Correction exercice 8 { f(n) (0) = 0, n 0 sup f (n) (x) λ n n! R Exercice 9. Soient a et b deux réels tels que a < b et f C ([a, b]).. Montrer qu il existe c ] a+b, b[ tel que : a + b b a f(b) = f ( ) + f (. Montrer qu il existe c ]a, a+b [ tel que : a + b b a f(a) = f ( ) f (. Montrer qu il existe c ]a, b[ tel que : a + b a + b ) + (b a) 8 ) + (b a) 8 4 f a + b ( f a + b ( ) + (b a) 48 ) (b a) 48 f (c ) f (c ) f(b) = f(a) + (b a)f a + b (b a) ( ) + f (c) 4 On utilisera bien sur les questions. et. et on pourra appliquer le théorème des valeurs intermédiaires à f. Allez à : Correction exercice 9 CORRECTIONS Correction exercice.. Si f est de classe C sur [0, x] et de classe C sur ]0, x[ on peut appliquer la formule de Taylor à l ordre. Il existe c ]0, x[ tel que : f(x) = f(0) + xf (0) + x f (0) + x 6 f() (c). f est C + sur ], + [ donc sur [0, x], on peut écrire la formule de Taylor-Lagrange à n importe quel ordre. f(0) = 0, f (t) = +t f (0) =, f (t) = (+t) f (0) = et f () (t) = (+t) Il existe c ]0, x[. f(x) = x x + x 6 x = x ( + c) + x ( + c) Allez à : Exercice Correction exercice.. Les dérivées de ch sont ch (t) = sh(t), ch (t) = ch(t), ch () (t) = sh(t), ch (4) (t) = ch(t) et ch (5) (t) = sh(t) ch est une fonction de classe C 5 (et même C ) sur R donc sur [0, a]. Il existe c ]0, a[ tel que : ch(a) = ch(0) + sh(0) a + ch(0) a!. D après la question précédente + sh(0) a! a4 a5 a + ch(0) + sh(c) = + 4 5! + a4 4 + a5 0 sh(c)

ch(a) a a4 4 = a5 0 sh(c) Or sh est une fonction croissante sur [0, a], donc sh(0) < sh(c) < sh (a) Donc, puisque a > 0 : a 5 a5 a5 sh(0) < sh(c) < 0 0 0 On a même des inégalités strictes.. On prend a =. Et De plus sh(a) 0 < ch(a) a a4 4 < a5 0 sh(a) 4 5 0 < ch ( ) ( ) ( ) 4 < ( ) 0 sh ( ) 4 4 5 + ( ) + ( ) 4 < ch ( ) < + ( ) + ( ) 4 + ( ) 0 sh ( ) 4 + ( ) + ( ) 4 = + 8 + 84 + 48 + = = 4 84 84 84 ( ) 5 0 = 0 = 840 Donc Allez à : Exercice < ln() sh ( ) < sh(ln()) = eln() e ln() = = 4 < 4 84 < ch ( ) < 4 84 + 840 sh ( ) < 4 84 + 840 Correction exercice.. f est C sur R + donc on peut appliquer la formule de Taylor-Lagrange sur [4,5]. Il existe c ]4,5[ tel que : Donc Donc On en déduit les encadrements f(x) = x ; f (x) = x ; f (x) = 4 x 5 = 4 x 5 f(4) = 4 = ; f (4) = 4 = = 6 ; f(5) = f(4) + (5 4)f (4) + 5 (5 4) f (c) 5 = 6 + 4 c 5 = 7 6 + 8 c 5 > 7 6 c > 4 c 5 > 4 5 = 5 = c 5 5 = 7 6 + 8 c 5 < < 7 6 + 8 = 7 6 + 56 7 6 < 5 < 7 6 + 56

Ce qui montre que 7 6 est une valeur approchée de 5 à 56 près. Allez à : Exercice Correction exercice 4... Il existe c ]6,7[ tel que Allez à : Exercice 4 f(x) = x 4 f(6) = (6) 4 = ( 4 ) 4 = f (x) = 4 x 4 f (6) = 4 (4 ) 4 = 4 = f (x) = 6 x 7 4 f (c) = 6 c 7 4 f(7) = f(6) + f (6)(7 6) + f (c) 6 (7 6)! 7 4 = + c 7 4 6 < c < 7 < c 4 < 7 4 7 < c 7 4 < 7 7 4 7 7 4 < c 7 4 < 7 7 < c 7 4 < 7 7 4 8 < 7 c 4 < 0 + 4096 < + 7 c 4 < + 89 + 8 < 7 4 < 65 4096 87 4096 < 7 4 < 65 Correction exercice 5.. f est C sur [6,7] et deux fois dérivable sur ]6,7[ donc on peut appliquer la formule de Taylor- Lagrange entre 6 et 7. Donc il existe c ]6,7[ tel que : f(x) = x = x f(6) = 4 f (x) = x = x f (6) = = 4 = 8. D après. Et f (x) = 4 x 5 6 f(7) = f(6) + (7 6)f (6) + (7 6) f (c) 7 = 4 8 + 8 c 5 = 4 8 + 8 c 5 = 8 + 8 c 5 7 > 8 7 8 > 0 c > 6 c 5 > 6 5 = 4 5 = 04 c 5 < 04 8 c 5 < 8 04 < 4 8 = 0,5 0 000 = 5 0 4 Ce qui montre que 7 < 8 + 5 0 4 7 8 < 5 0 4

Finalement 5 0 4 < 0 < 7 8 < 5 0 4 est bien une valeur approchée de à 5 8 7 0 4 près. Allez à : Exercice 5 Correction exercice 6. (Hors programme) argth est une fonction de classe C sur [0, x] et dérivable sur ]0, x[, on peut appliquer la formule de Taylor-Lagrange à l ordre. Pour x > 0 f(t) = ln (+t ) = ln( + t) ln ( t), d où f(0) = 0 t Donc f (t) = ( + t) + ( t), d où f (0) = f"(t) = ( + t) + ( t) d où f"(0) = 0 f () (t) = ( + t) + ( t), d où f () (c) = + = (+c) +( c) = +c+c +c + c+c c = +c (+c) ( c) ( c ) ( c ) ( c ) Il existe c dans l intervalle ]0, x[ tel que : argth(x) = x + x 6 + c x + c ( c = x + ) ( c ) 0 < c < x donc 0 < c < x d où + c < + x Et 0 < x < c < entraine que < < c x et que donc < < ( c ) ( x ) On en déduit que 0 < +c ( c ) < +x ( x ) On multiplie ces inégalité par x > 0, 0 < x inégalités pour conclure. Si x = 0 les égalités sont vérifiées trivialement. Allez à : Exercice 5 +c < x ( c ) +x ( x ), il ne reste qu à ajouter x à ces Correction exercice 7. f(t) = sin(t) f(0) = 0 f (t) = cos(t) f (0) = f (t) = sin (t) f est C sur [0,0 ] et C sur ]0,0 [ car f est C sur R. Il existe c ]0,0 [ sin(0 ) = sin(0) + (0 0) cos(0) + (0 0) ( sin(c)) sin(0 ) = 0 0 4 sin(c) sin(0 ) 0 = 5 0 5 sin(c) sin(0 ) 0 = 5 0 5 sin(c) sin(0 ) 0 5 0 5 Donc 0 est une valeur approchée de sin(0 ) à 5 0 5 Allez à : Exercice 7 Correction exercice 8.. Si f est une application de classe C n sur [a, b] et de classe C n+ sur ]a, b[ alors il existe c ]a, b[ tel que. f(b) = f(a) + (b a)f (a) + (b a)! f (a) + + (b a)n f (n) (a) + n! (b a)n+ f (n+) (c) (n + )! 7

. f(t) = t f(00) = 00 = 0 f (t) = t = t t f (00) = 00 00 = 000 = 000 f (t) = ( ) t 5 = 4 t t f (c) = 4 c c Il existe c ]00,0[ 0 = (0 00) + (0 00) ( ) + 0 000 4 c c = 0 000 + 8 c c 0 0 + 000 = 8 c c 00 < c < 0 00 00 < c c < 0 0 0 5 < c c c c < 0 5 8 < 8 0 5 < 5 40 0 5 < 5 4 40 0 5 = 5 0 6 Donc 0 0 + 000 < 5 0 5 Une valeur approchée à 5 0 5 de est 0 0 000 = 99 000 = 0,0995 Allez à : Exercice 8 Correction exercice 9.. L exponentielle est une fonction C donc on peut appliquer la formule de Taylor-Lagrange avec un reste à l ordre. Il existe c ]0, x[ tel que : e x = e 0 + xe 0 + x! e0 + x! ec = + x + x + x 6 ec 0 < e c < e x 0 < x 6 ec < x Car l exponentielle est croissante et que x > 0, par conséquent Ce qui entraine que Soit encore. On pose x = 0, = 0 Donc + x + x 6 ex < + x + x + x 6 ec < + x + x + x 6 ex + x + x < ex < + x + x + x 6 ex 0 < e x x x < x 6 ex 0 < e 0, 0 00 < 0 6 e0, < 0 6 = 0,5 0 = 5 0 4 + 0 + = + 0, + 0,005 =,05 00 Est une valeur approchée de e 0, à 5 0 4 près. Allez à : Exercice 9 c c 8

Correction exercice 0. La formule de Taylor Lagrange pour la fonction ln entre et t > dit qu il existe c ], t[ tel que ln(t) = ln() + (t ) ln (t ) (t ) () + ln (c) ln(t) = t c < c < t < c < t t < (t ) (t ) (t ) < c t < c < (t ) (t ) (t ) (t ) (t ) (t ) < c < t t < t c < t t (t ) (t ) t < ln(t) < t t Comme t (t ) < t, on a bien t (t ) t < ln(t) < t Allez à : Exercice 0 Correction exercice.. Si f est une application de classe C n sur [a, b] et de classe C n+ sur ]a, b[ alors il existe c ]a, b[ tel que. Remarque : f(b) = f(a) + (b a)f (a) + (b a)! f (a) + + 9 (b a)n f (n) (a) + n! f (t) = = ( + t) + t f (t) = ( + t) = ( + t) f (t) = ( )( + t) = ( + t) f (4) (t) = ( )( + t) 4 6 = ( + t) 4 (b a)n+ f (n+) (c) (n + )! Il est très maladroit de dériver ces fonctions comme des quotients et donc d utiliser la formule ( u v ), il est bien préférable de s apercevoir que ces fonctions sont de la forme u α et que leur dérivée sont de la forme αu α u.. On va utiliser la formule avec a = 0, b = et n = (donc le reste est à l ordre 4) Il existe c ]0,[ f() = f(0) + ( 0)f (0) + ( 0) ( f 0) () + f (0) +!! ( 0)4 f (4) (c) 4! ln() = ln() + +! ( ) +! + 4! ( 6 ( + c) 4) = + 4 ( + c) 4 = 6 + 6 4 ( + c) 4 = 5 6 4 ( + c) 4 0 < c < < + c < < ( + c) 4 < 4 = 6 6 < ( + c) 4 < 64 < 4( + c) 4 < 4 4 < ( + c) 4 < 64 5 6 4 < 5 6 ( + c) 4 < 5 6 64 0 < ln() < 5 6 64 7 57 < ln() < 9

Allez à : Exercice Correction exercice.. cos est C sur R donc on peut appliquer la formule de Taylor-Lagrange à n importe quel ordre et sur n importe quel intervalle, on va l appliquer entre 0 et a > 0 avec un reste à l ordre 5. On pose f(t) = cos(t) Il existe c ]0, a[ tel que : Ce qui entraine que f(a) = f(0) + af (0) + a! f (0) + a! f() (0) + a4 4! f(4) (0) + a5 5! f(5) (c) f(0) = cos(0) = f (t) = sin(t) f (0) = 0 f (t) = cos(t) f (0) = f () (0) = sin(t) f () (0) = 0 f (4) (t) = cos(t) f (4) (0) = f (5) (t) = sin(t) cos(a) = a! + a4 4! a5 5! sin(c) cos(a) + a! a4 4! = a5 5! sin(c) Maintenant on peut prendre la valeur absolue puis majorer la valeur absolu du sinus par.. On prend bien sur a = cos ( ) + ( ) cos(a) + a! a4 a5 a5 a5 = sin(c) = sin(c) 4! 5! 5! 5!! 4 ( ) 4! ( ) 5! ( ) ( 4 ) ( 5 ) +! 4! 5! Il reste à simplifier les fractions ( )! + ( ) 4! 4 5 5 ( ) 5! cos ( ) + ( ) cos ( ) ( )!! 4 ( ) 4! ( 4 ) ( 5 ) + + 4! 5! = 8 + 84 48 + = = 7 6 4 84 84 ( 5 ) = 5! 0 = 840 5 ( ) 5! Allez à : Exercice 7 84 840 cos ( ) 7 84 + 840 Correction exercice. Soit x > 0 f(t) = = ( + t) + t Pour t > cette fonction est C donc on peut appliquer la formule de Taylor-Lagrange à n importe quel ordre et sur n importe quel intervalle, on va l appliquer entre 0 et x > 0 avec un reste à l ordre. Il existe c ]0, x[ tel que : 0

f(x) = f(0) + xf (0) + x! f (0) + x! f() (c) f(t) = = ( + t) f(0) = + t f (t) = ( ) ( + t) 4 f (0) = f (t) = ( ) ( 4 ) ( + t) 7 f (0) = ( ) ( 4 ) = 4 9 f () (t) = ( ) ( 4 ) ( 7 ) ( + t) 0 f () (c) = ( ) ( 4 ) ( 7 ) ( + c) 0 = 8 0 ( + c) 7 6 8 0 ( + c) = x 7 + x 9 4x 0 ( + c) 8 ( + t) = x + 4 9 x x 0 < c < x < + c < + x < ( + c) 0 < ( + x) 0 ( + x) 0 < ( + c) 0 < 4x 8 0 ( + x) > 4x 8 0 ( + x) > x + x 0 ( + c) > 4x 8 x + x 9 4x 8 9 4x ( + c) 8 x + x 9 4x 0 ( + x) > > x 8 + x + x 9 4x 8 x + x 9 4x 8 < < x + x + x 9 4x 8 Car 0 > x + x 9 4x 8 0 ( + x) < x + x 9 4x 0 ( + x) < 0 8 Si x = 0 alors les trois termes de ces inégalités sont nuls et dans ce cas il y a égalité. Pour tout x 0 x + x 9 4x 8 x + x + x 9 Allez à : Exercice Correction exercice 4. f: t e t est C sur R donc on peut appliquer la formule de Taylor-Lagrange à n importe quel ordre et sur n importe quel intervalle, on va l appliquer entre 0 et > 0 avec un reste à l ordre 9. Il existe c ]0,[ tel que : ( f() = f(0) + ( 0)f 0) ( (0) + f 0) (0) + f () ( 0)4 (0) + f (4) (0)!! ( 0)5 + f (5) ( 0)6 (0) + f (6) (0) + 5! 6! ( 0)9 + f (9) (c) 9! Or pour tout k 0, f (k) (t) = e t donc f (k) (0) =, on a donc 4! ( 0)7 f (7) (0) + 7! ( 0)8 f (8) (0) 8! Ce qui entraine que e = + +! +! + 4! + 5! + 6! + 7! + 8! + 9! ec e ( + +! +! + 4! + 5! + 6! + 7! + 8! ) = 9! ec Puis on prend la valeur absolue et on majore e c par e = e, puis e par e ( + +! +! + 4! + 5! + 6! + 7! + 8! ) = 9! ec = 9! ec < 9! e < 9!

9! = 4 5 6 7 8 9 = 4 5 6 7 8 9 = 5 4 6 Par conséquent < 0 0 7 8 9 = 0 5 00 7 8 9 = 0 < 0 5 500 = 0 00 = 0 5 7 8 9 5 7 8 9 = 0 5 504 + +! +! + 4! + 5! + 6! + 7! + 8! Est une valeur approchée de e à 0 5 près. Allez à : Exercice 4 Correction exercice 5.. f est de classe C sur R, on peut appliquer la formule de Taylor-Lagrange avec un reste à l ordre. Il existe c ]x, x + h[ tel que : f(x + h) = f(x) + (x + h x)f (x + h x) (x) + f (c) f(x + h)!. D après. : = f(x) + hf (x) + h! f (c) f(x + h) = f(x) + hf (x) + h! f (c) f (x) = h (f(x + h) f(x) h f (c)) f (x) = f(x + h) f(x) h f (c) h f(x + h) + f(x) + h f (c) h = f(x + h) + ( f(x)) + ( h f (c)) = h f(x + h) + f(x) + h f (c) h M 0 + M 0 + h M = M 0 h h + hm Franchement j ai fait des chichis parce que l on peut très bien écrire directement que : f(x + h) f(x) h f (c) f(x + h) + f(x) + h f (c) On rappelle l inégalité triangulaire A + B + C A + B + C On rappelle que l inégalité suivante est en générale très fausse A B A B Et puisqu on est dedans rappelons que A B A B. Posons g(h) = M 0 + hm h, pour h > 0. g (h) = M 0 h + M = 4M 0 + h M h = M h (h 4M 0 M ) = M h (h M 0 M ) (h + M 0 M ) Cette dérivée s annule pour Elle négative pour h 0 = M 0 M

Et positive pour Elle admet un minimum en h 0 0 < h < h 0 h > h 0 g(h 0 ) = M 0 + h 0M = M 0 h 0 M + 0 M On déduit de cela que pour tout h M 0 M M = M 0 M + M 0 M = M 0 M Or f (x) g(h) donc pour tout x Par conséquent Allez à : Exercice 5 g(h) M 0 M f (x) M 0 M M = sup f (x) M 0 M x R Correction exercice 6. f est de classe C sur R, on peut appliquer la formule de Taylor-Lagrange avec un reste à l ordre entre 0 et Il existe c ]0, h[ tel que : Ce qui équivaut à f ( ) = f(0) + ( ( 0) f (0) + 0) f (c! ) f ( ) = 8 f (c ) f est de classe C sur R, on peut appliquer la formule de Taylor-Lagrange avec un reste à l ordre entre et Il existe c ], [ tel que : f ( ) = f() + ( ) f () + ( ) f (c! ) On rappelle que la formule «marche» aussi si b = < a = Ce qui équivaut à f ( ) = + 8 f (c ) On en déduit que 8 f (c ) = + 8 f (c ) D où f (c ) f (c ) = 8 Si 4 < f (c ) < 4 f (c ) < 4 et 4 < f (c ) < 4 f (c ) < 4 alors 4 < f(c ) < 4 et 8 < f (c ) f (c ) < 8, l inégalité de droite contredit f (c ) f (c ) = 8, par conséquent soit f (c ) 4, soit f (c ) 4, il existe bien une valeur c ]0,[ tel que f (c) 4. Allez à : Exercice 6 Correction exercice 7.

. P est un polynôme de degré impair donc P admet une racine réelle (c est une conséquent quasi-évidente du théorème des valeurs intermédiaire puisque les limites en ± d un polynôme sont ± et que les polynômes sont des fonctions continues), appelons a cette racine f (n) (a) P(a) = 0. On applique la formule de Taylor-Lagrange, avec reste à l ordre n +, sur ]a, x[ ou ]x, a[, selon que a < x ou que x < a, intervalle que l on nomme I, il existe c I tel que (x f(x) = f(a) + (x a)f a) (x (a) + f a)n (a) + + f (n) (x a)n+ (a) + f (n+) (c)! n! (n + )! (x a)n+ = f (n+) (c) (n + )! Donc x a n+ f(x) = f (n+) x a n+ (c) P(c) (n + )! (n + )! L inégalité vient de l hypothèse de l énoncé. Puis comme P est une fonction continue sur un intervalle fermé borné, il existe M tel que pour tout c I, P(x) M, par conséquent x a n+ f(x) M (n + )! Et enfin on fait tendre n vers l infini, comme M ne dépend pas de n, x a n+ M tend vers 0, on en déduit (n+)! que f(x) = 0 pour tout x R.. Non, il suffit de prendre une fonction à dérivée bornée comme f = cos, les dérivées successives de cette fonction sont ± cos et ± sin donc f (n) (x) étant le polynôme constant égal à (il s agit donc d un polynôme de degré pair), et pourtant f 0. Allez à : Exercice 7 Correction exercice 8.. On applique la formule de Taylor-Lagrange, avec reste à l ordre n, sur ]0, x[ ou ]x, 0[, selon que 0 < x ou que x < 0, intervalle que l on nomme I, il existe c I tel que f(x) = f(0) + xf (0) + x! f (0) + + xn (n )! f(n) (0) + xn n! f(n+) (c) = xn n! f(n) (c) On prend x ] λ, λ [ x < λ f(x) = xn n! f(n) (c) = x n f (n) (c) x n sup f (n) (x) (λ x ) n n! n! R Comme λ x ]0,[, lim n + (λ x )n = 0 Cela montre que f(x) = 0 pour tout x 0. Comme f (0) = f la première condition entraine que f(0) = 0. On aurait peut conclure aussi en invoquant la continuité de f en 0.. Soit g(x) = f (x + λ ) g (n) (x) = f (n) (x + λ ) C est évident, il faut quand même noter que la dérivée de g est la dérivée composée de f avec la fonction x x + λ, dont la dérivée est, et que donc que g (x) = f (x + λ ), les dérivées suivantes s en déduisent par une récurrence bien évidente. Reprenons 4

g (n) (0) = f (n) ( λ ) = 0 Car ], [, en utilisant la question ) pour g (au lieu de f) g = 0 sur ], [, comme λ λ λ λ λ λ < x < λ λ < x + λ < λ On en déduit que f = 0 sur ], [, et donc sur ], [, ce qui signifie que l on a «agrandi» λ λ λ λ l intervalle où f est nulle de à droite. Cela doit vous convaincre qu en recommençant on pourra λ agrandir l intervalle autant qu on le souhaite à droite, et évidemment on peut faire pareil à gauche. Pour cela considérons les fonctions Et faisons un raisonnement par récurrence g p (x) = f (x + p λ ), p N H p : x ] λ, p + λ [, f(x) = 0 H 0 est vraie c est le ), H, c est ce que nous venons de montrer. Montrons que pour p 0, H p H p+ Comme ci-dessus g (n) p+ (x) = f (n) (x + p + λ ) Par conséquence Car p+ λ g (n) p+ (0) = f (n) ( p + λ ) = 0 ], p+ [ et d après l hypothèse de récurrence. λ λ En utilisant le ) pour la fonction g p+ au lieu de la fonction f Ce qui entraine que λ < x < λ λ + p + λ On en déduit que f est nulle sur ] p λ, p+ C est bien la proposition H p+. x ] λ, λ [, g p+ (x) = 0 x ] λ, p + [, f (x + λ λ ) = 0 p + < x + λ < λ + p + λ p p + < x + λ λ < p + λ [, comme f était déjà nulle sur ], p+ [, f est nulle sur λ λ λ ] λ, p + λ [ Ceci étant vraie pour tout p on en déduit que f est nulle sur ] λ, + [ Par un raisonnement analogue on en déduit que f est nulle sur ], [ et donc sur R. λ Allez à : Exercice 8 Correction exercice 9.. f est C sur [ a+b, b] et C sur ] a+b, b[, on peut appliquer la formule de Taylor-Lagrange sur [a+b, b] 5

a + b a + b a + b f(b) = f ( ) + (b ) a + b f ( ) (b + ) a + b f a + b (! ) (b + ) f (c! ) a + b b a a + b (b a) = f ( ) + f ( ) + f a + b (b a) ( ) + f (c 8 48 ). f est C sur [a, a+b ] et C sur ]a, a+b a+b [, on peut appliquer la formule de Taylor-Lagrange sur [a, ] a + b a + b f(a) = f ( ) + (a ) a + b f ( ) + (a a + b ) f a + b (! ) + (a a + b ) f (c! ) a + b a b a + b (a b) = f ( ) + f ( ) + f a + b (a b) ( ) + f (c 8 48 ) a + b b a a + b (b a) = f ( ) f ( ) + f a + b (b a) ( ) f (c 8 48 ). f(b) f(a) a + b b a = (f ( ) + f ( a + b b a (f ( ) f ( a + b a + b ) + (b a) 8 ) + (b a) 8 f a + b ( f a + b ( ) + (b a) 48 ) (b a) 48 f (c )) f (c )) = (b a)f a + b (b a) ( ) + (f (c 48 ) + f (c )) = (b a)f a + b (b a) ( ) + f (c ) + f (c ) 4 f (c )+f (c ) est le milieu de f (c ) et de f (c ) donc f (c )+f (c ) est compris entre f (c ) et f (c ), autrement dit Si f (c ) < f (c ) f (c ) + f (c ) ]f (c ), f (c )[ Et si f (c ) < f (c ) f (c ) + f (c ) ]f (c ), f (c )[ Comme f est continue sur [a, b] donc sur [c, c ], d après le théorème des valeurs intermédiaire il existe c [c, c ] tel que f (c ) + f (c ) = f (c) Par conséquent f(b) f(a) = (b a)f a + b (b a) ( ) + f (c) 4 Je n ai pas traité le cas où f (c ) = f (c ), mais dans ce cas c = c ou c = c convient de manière évidente. Allez à : Exercice 9 6