Chapitres Maths en ECG1
Chapitres Maths en ECG1
Cours : Formules de Taylor et développements limités en ECG 1
Résumé de cours Exercices Corrigés
Cours en ligne de Maths en ECG1
1. Savoir utiliser les relations de comparaison en prepa HEC ECG
Méthode 1 : La relation de négligeabilité.
Pour les suites : Soient
et
deux suites.
Si vous rencontrez des problèmes en mathématiques, nos cours particuliers de maths visent spécifiquement à assister les élèves en ECG1 dans leur démarche pour exceller en maths.
On suppose que la suite ne s’annule pas à partir d’un certain rang. Pour montrer que
on montre que
Pour les fonctions : Soient
et
deux fonctions définies sur un voisinage de
(
). On suppose que la fonction
ne s’annule pas au voisinage de
(sauf éventuellement en
lorsque
est réel). Pour montrer que
on montre que
Cas particuliers : on peut traduire les résultats sur les puissances comparées avec la notation « » : pour tout réel
et pour tout
Piège : Pour les fonctions, il faut bien indiquer le point en lequel on travaille, ici En effet, on peut très bien avoir
et
ainsi si l’on omet de mettre le point, il peut y avoir des ambiguïtés.
Par contre, pour les suites, il n’y a pas d’ambiguïté car les limites se considèrent uniquement lorsque tend vers
Exemple : Montrer les relations de négligeabilité suivantes :
1)
2)
Réponse :
1) Le quotient donne :
Ainsi
D’où
2) On a (c’est un taux d’accroissement).
D’où
Méthode 2 : La relation d’équivalence.
Pour les suites : Soient
et
deux suites.
Pour montrer que on montre qu’il existe une suite
de limite
et telle que
Lorsque la suite
ne s’annule pas à partir d’un certain rang, on montre que
Pour les fonctions : Soient
et
deux fonctions définies sur un voisinage de
(
).
Pour montrer que on montre qu’il existe une fonction
définie sur un voisinage de
de limite
et telle que
Lorsque la fonction ne s’annule pas sur un voisinage de
sauf éventuellement en
si
est fini, on montre que
Equivalents et limites : on fera attention de distinguer les résultats suivants :
Si la suite
converge vers le réel non nul
alors
Si la fonction
admet une limite finie non nulle
en
alors
Si
et si
admet une limite
(finie ou infinie), il en est de même de la suite
Si
et si la fonction
admet une limite finie ou infinie
en
il en est de même de la fonction
Il est utile de savoir que si
avec
alors
Les équivalents « passent » bien au produit, au quotient et à la puissance, c’est-à-dire que si
et
alors
lorsque
à partir d’un certain rang.
Si pour tout
on a
et
alors pour tout
Si
si
alors
(pas d’hypothèse sur le signe de
et
).
Si
si
et si
ne s’annule pas à partir d’un certain rang (il en est donc de même pour
), alors
Pour trouver un équivalent d’une somme de termes dont au moins l’un tend vers l’infini, mettre en facteur le terme qui tend le plus vite vers l’infini.
Pour trouver un équivalent d’une somme de termes qui admettent tous
pour limite, mettre en facteur le terme qui tend le moins vite vers
C’est une erreur classique que de penser que l’on peut composer les équivalents par la fonction l’exponentielle : si
nous n’avons pas en général
Pour s’en convaincre, il suffit de prendre
et
On retiendra aussi, qu’il est impossible de composer des équivalents par la fonction
Par exemple, et
sont strictement positifs, vérifient
Pourtant, et
n’est donc pas équivalent à
Quelques équivalents usuels à retenir :
Exemple : 1) Montrer la relation d’équivalence suivante :
2) Trouver un équivalent de : en
et en
Réponse :
1) Si l’on pose
est dérivable en
et
donc
soit
2) En :

















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2. Formules de Taylor en prepa HEC ECG
Méthode 3 : Appliquer l’inégalité de Taylor-Lagrange.
Soit une fonction de classe
sur un intervalle
telle que
soit bornée sur
Soient
et
deux points de
alors :
Remarque : lorsque l’on ne suppose pas bornée sur
on peut quand même écrire : pour tout
Cette formule servira dans les cas suivants :
lorsque l’on doit montrer des inégalités faisant intervenir les dérivées successives d’une fonction,
et dans les exercices plus théoriques faisant intervenir des dérivées successives en un même point (c’est vague, je sais…).
Exemple :Montrer que tout réel on a
Réponse : Il suffit d’écrire l’inégalité de Taylor-Lagrange avec
en remarquant que pour tout
et
Si
et si
Dans tous les cas,
D’où :

















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Puis,




Remarque : Et maintenant la question que vous vous posez, quelle formule de Taylor choisir ? Vous cherchez une propriété valable au voisinage d’un point
(ce que l’on appelle une propriété locale) : pensez à la formule de Taylor-Young.
Vous cherchez une propriété valable sur tout un intervalle (ce que l’on appelle une propriété globale) :
elle contient une valeur absolue ; pensez inégalité de Taylor-Lagrange,
il n’y a pas de valeur absolue : vous avez la malchance de devoir vous souvenir de la formule de Taylor avec reste intégral, mais rassurez-vous, la situation est rare.
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3. Développements limités en prepa ECG
Méthode 6 : Savoir faire un développement limité.
On donne ci-dessous la liste des développements limités usuels au voisinage de Il faut absolument la connaître sur le bout des doigts.
On rappelle que ces développements limités sont une conséquence de la formule de Taylor-Young : si est une fonction de classe
au voisinage d’un point
alors
admet un développement limité à l’ordre
en
et :
Les développements limités servent principalement à :
calculer des limites (lorsqu’il y a des formes indéterminées),
faire l’étude de fonction au voisinage d’un point (continuité, dérivabilité, signe, etc.),
trouver un équivalent simple dans le cas d’une somme de fonctions. On retiendra que c’est le premier terme non nul du développement limité.
Remarque : le choix de l’ordre d’un développement limité pour lever une forme indéterminée est crucial : il doit être assez élevé pour lever l’indétermination mais pas trop pour éviter de faire trop de calculs,
lorsque l’on demande un développement limité en
la méthode la plus simple est de faire le changement de variable
avec
quand
et de faire un développement limité en
en fonction des puissances de
puis d’exprimer le résultat en fonction des puissances de
sans les développer.
Exemple : Calculer les développements limités à l’ordre et au point indiqué pour les fonctions suivantes :
1) en
à l’ordre
2) en
à l’ordre
Réponse : 1) Sachant que l’on doit diviser le développement de par
pour obtenir le développement limité à l’ordre
il faut écrire celui de
à l’ordre
donc celui de
à l’ordre
Le développement limité de en
à l’ordre
donne :



2) Le développement limité demandé n’est pas au voisinage de On pose
de sorte que lorsque
On a :




puis en remplaçant par
on a :



évidemment, on ne développe pas !D’autres chapitres au programme de maths en ECG1 peuvent également être travaillés grâce à nos cours en ligne :