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CHAPITRE 2 Intégration I) Définition dune intégrale Lintégration est

Calculer ? par la somme de Riemann. Page 2. 2. N.B. Plus de détails seront donnés pendant les séances du cours.



Cours de Mathématiques L1 Résumé des chapitres

512 (076) LIR] chapitre 3. [2] Philippe PILIBOSSIAN J-Pierre LECOUTRE



Cours dinitiation à la recherche bibliographique

Introduction. La « recherche bibliographique » … un terme largement rencontré chez les étudiants en collecte d'information et un passage obligatoire lors de 



Cinématique et dynamique du point matériel (Cours et exercices

Les fonctions x(t) y(t) et z(t) sont appelées les équations horaires du mouvement. 2.2. La trajectoire : La trajectoire est l'ensemble des positions 



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Cet ouvrage de « structure de la matière » s'adresse aux étudiants de licence L1 Génie civil et ainsi aux étudiants de L1 (Génie électrique Physique



La loi normale

Cette formule n'est pas utile pour ce cours ! Chapitre 3. 2012–2013. Page 13. Le mod`ele de la loi normale. Calculs pratiques. Exemple : QI.



Chapitre IV : Classification périodique des éléments

La classification périodique des éléments ou simplement tableau périodique des éléments. (également appelé table de Mendeleïev) représente tous les 



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6 Socle Commun L1 du domaine Sciences de la Nature et e la Vie (CPND-SNV VHG 67h30 heures (225 heures cours



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6.4 Organisation du rattrapage de l'année en cours. Evaluation des aptitudes. Admission en Master L1 = Année 1 de la Licence. L2 = Année2 de la Licence.



Les techniques de lexpression

Mieux suivre ses cours;. • Préparer ses examens;. • Préparer une présentation;. • Compléter une recherche. La prise de notes est un : • Moyen de se concentrer 

Cours de Math´ematiques L1

R´esum´e des chapitres

Hassan Emamirad

Universit´e de Poitiers

Version 2009/2010

TABLE DES MATI`ERES3

Table des mati`eres

1 Nombres complexes5

1.1 Le corpsC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2 Suites convergentes dansC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.3 Equations dansC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.4 Th´eor`eme fondamental de l"alg`ebre . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 7

1.5 Repr´esentations trigonom´etriques . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 8

1.6 R´ef´erences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 10

2 Fonctions et fonctions r´eciproques11

2.1 Notions d"application et fonction . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 11

2.2 Injection, surjection et bijection . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 12

2.3 Fonction continue et d´erivable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 13

2.4 Fonction r´eciproque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 14

2.5 Fonctions classiques r´eciproques . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 16

2.6 R´ef´erences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 19

3 Equations diff´erentielles21

3.1 G´en´eralit´e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 21

3.2 Equations diff´erentielles lin´eaires du premier ordre. . . . . . . . . . . . . . 22

3.3 Equations diff´erentielles non-lin´eaires du premier ordre . . . . . . . . . . . . 23

3.4 Dynamique des populations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 25

3.5 Equations diff´erentielles lin´eaires homog`enes du second ordre . . . . . . . . 27

3.6 Equations diff´erentielles lin´eaires non-homog`enesdu second ordre . . . . . . 28

3.7 R´ef´erences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 30

4 Int´egration31

4.1 Fonctions int´egrables au sens de Riemann . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 31

4.2 Propri´et´es de l"int´egrale de Riemann . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 34

4TABLE DES MATI`ERES

4.3 Int´egrales de fonctions continues . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 36

4.4 M´ethodes de calcul des int´egrales . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 37

4.4.1 M´ethode de changement de variable . . . . . . . . . . . . . . . .. . 37

4.4.2 M´ethode d"int´egration par parties . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 38

4.5 Int´egrales impropres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 40

4.6 Calcul approch´e d"int´egrales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 41

4.6.1 M´ethode des rectangles : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41

4.6.2 M´ethode des trap`ezes : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 42

4.6.3 M´ethode du point m´edian : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42

4.6.4 M´ethode de Simpson : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

4.6.5 Remarques : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

4.7 Int´egrales des fonctions `a valeurs dansC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

4.8 R´ef´erences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 43

Chapitre 1Nombres complexes1.1 Le corpsC

On commence par donner la d´efinition de Karl Friedrich Gauss(1777-1855) et William

Rowan Hamilton (1805-1865).

D´efinition 1.1.1

SoitCl"ensemble des couples ordonn´es(x,y), o`uxetysont r´eels, tels que pour tous

´el´ements(x,y)et(x?,y?), on a

(i)

´Egalit´e :(x,y) = (x?,y?)?x=x?,ety=y?.

(ii)Addition :(x,y) + (x?,y?) = (x+x?,y+y?). (iii)Multiplication :(x,y)(x?,y?) = (xx?-yy?,xy?+yx?). L"ensembleCs"appelle l"ensemble desnombres complexes. Il existe une identification entreR2etC, donn´ee par R

2?(x,y)?→z=x+ iy= (x,0) + (0,1)(y,0)?C,

o`u i = (0,1) est un nombre complexe tel que (i)

2= (0×0-1×1,0×1 + 1×0) = (-1,0) =-1.

Th´eor`eme 1.1.1

Les lois d"addition et multiplication des nombre complexesv´erifient les propri´et´es (1)Commutativit´e :z+z?=z?+z,z z?=z?z (2)Associativit´e :(z+z?) +z??=z+ (z?+z??)et(z z?)z??=z(z?z??). (3)Distributivit´e :z(z?+z??) =z z?+z z??.

61. Nombres complexes

D´efinition 1.1.2

On appellepartie r´eelleRezetpartie imaginaireImz, les nombres r´eelsxetytels quez=x+iy. Leconjugu´e zdez=x+iyest le complexez=x-iy.

Proposition 1.1.1

On a pour tous complexeszetz?deZ,

(a) zz?=zz?; (b)Pour tout entiern?Non a zn=zn.

Th´eor`eme 1.1.2

(1)Pour la loi de l"addition,0 = (0,0)est l"´el´ement neutre et pour chaquez= (x,y), -z= (-x,-y)est l"oppos´e dez, i.e.z+ (-z) = 0. (2)Pour la loi de la multiplication,1 = (1,0)est l"´el´ement neutre et pour chaquez= (x,y)?= (0,0),1 z= z zz=x-iyx2+y2est l"´el´ement inverse dez, i.e.z(z-1) =z z zz= 1.

On r´esume l"ensemble des propri´et´es cit´ees dans les th´eor`emes 1.1.1 et 1.1.2 en disant

queCest uncorps.

D´efinition 1.1.3

On appellemoduledez=x+iyle nombre r´eel :|z|=?

x2+y2=⎷zz

Proposition 1.1.2

On a pour tous complexeszetz?et tout entierndeZ:

(a)Le module d"un nombre complexezest la distance entre l"origine et le pointz. On peut comparer les modules|z|et|z?|de deux nombres complexeszetz?, mais pas ces nombres eux-mˆemes : il n"existe pas de relation d"ordre naturelle dansC. (b)In´egalit´es triangulaires :Pour touszetz?deC, on a : (c)|z z?|=|z||z?|; (d)??z z???=|z||z?|; (e)|zn|=|z|n;

1.2 Suites convergentes dansC

D´efinition 1.2.1

Soit{zn}n?Nune suite d"´el´ements deC. On dira que la suite{zn}n?Nestconvergente s"il existe un nombre complexez, tel que pour tout? >0, il existe un entierNassez grand tel que sin≥N, alors |zn-z|< ?.

1.3. EQUATIONS DANSC7

1.3 Equations dansC

D´efinition 1.3.1

On appelle´equation alg´ebriqueune ´equation du typePn(z) = 0, o`u P n(z) =a0zn+a1zn-1+···+an-1z+an,(1.1) o`u les coefficientsa0,a1,···,ansont des nombres r´eels ou complexes. P P

Th´eor`eme 1.3.1

SiPn(z)est le polynˆome de degr´endonn´e par a k=n!(-a)n-k k!(n-k)!(1.3) alors le nombre complexeaest racine d"ordrendePn(z). En effet d"apr`es la formule du binˆome de Newton on a :

Pour tousaetbdeCet tout entiern≥1, on a :

(a+b)n=n? k=0? n k?an-kbk o`u ?n k?est le coefficient du binˆomen! k!(n-k)! donn´e par le triangle de Pascal ci-contre.1 11 2 11 3 3 11 4 6 4 11 5 10 10 5 1 En rempla¸cantapar-aetbparzon obtient l"expression (1.1) avecakdonn´e par (1.3). Ainsi le polynˆomePn(z) = (-a+z)n= (z-a)nadmet une seule racinea, de l"ordre de multiplicit´en.

1.4 Th´eor`eme fondamental de l"alg`ebre

Sia,betcsont trois nombres r´eels et si 4ac-b2>0, alors l"´equationax2+bx+c= 0 admet deux racines dansC, donn´ees par z 1=-b

2a+ i⎷

4ac-b2

2aetz2=-b2a-i⎷

4ac-b2

2a

81. Nombres complexes

En 1799, Gauss a montr´e que chaque polynˆome `a coefficients r´eels admet au moins une racine dansC. Th´eor`eme 1.4.1 (Th´eor`eme fondamental de l"alg`ebre) Chaque polynˆome `a coefficients r´eels ou complexes admet aumoins une racine dansC.1

Corollaire 1.4.1

Chaque polynˆome `a coefficients r´eels ou complexes de degr´enadmet exactementnracines dansC(compt´ees avec leurs multiplicit´es).

1.5 Repr´esentations trigonom´etriques

Chaque couple (x,y)?R2peut ˆetre repr´esent´e soit par ses coordonn´ees cart´esiennes xety, soit par ses coordonn´ees polaires (r,θ) o`ur=? x2+y2etθ= arctanyx, six >0 et y >0. Dans la figure ci-dessous, on trouve le sch´ema d"une tellerepr´esentation. Donc un nombre complexe peut ˆetre repr´esent´e soit parz=x+iy, ou bien parz=r(cosθ+isinθ). L"angleθ, qui est l"angle entreOZetOxs"appelleargumentdez.

θz= (x,y)

xy r=|z|

Figure. 1.1

Th´eor`eme 1.5.1

Chaque nombre complexe a une repr´esentation en coordonn´ees polaires, donn´ee par z=reiθ=r(cosθ+ isinθ) (1.4) o`ur=|z|etθ= arg(z).

1Jean le Rond d"Alembert, (1717-1783) en donne une 1re d´emonstration en 1743, Gauss dans sa th`ese

en 1799 (il a 22 ans) en montre les lacunes, et donne la 1re d´emonstration compl`ete.

1.5. REPR´ESENTATIONS TRIGONOM´ETRIQUES9

La formule (1.4) a des cons´equences tr`es utiles - Par exemple on peut donner les racinesn-i`emes de l"unit´e, autrement dit, r´esoudre donne en identifiantr= 1 etθ=2kπ n. C"est-`a-dire k= e2kπi nk= 1,···,n sont lesnracines dezn-1 = 0.

´equidistante sur le cercle unit´e.

2= eiπ/2

3= e3iπ/4

4=-1

5= e5iπ/4

7= e-iπ/4

Figure. 1.2

-Formule de De Moivre (cosθ+ isinθ)n= cosnθ+ isinnθ(1.5) - Les formules e i(a±b)= eiae±ibpermettent de trouver cos(a±b) = cosacosb?sinasinbsin(a±b) = sinacosb±cosasinb. - Les formules e ia±eibpermettent d"´ecrire cosa+ cosb= 2cosa+b

2cosa-b2.

cosa-cosb=-2sina+b

2sina-b2.

sina+ sinb= 2sina+b

2cosa-b2.

101. Nombres complexes

1.6 R´ef´erences

On peut consulter tout livre de Terminales S ou :

[1]Fran¸cois LIRET, Dominique MARTINAIS,Cours de Math´ematiques, Alg`ebre

1re Ann´ee, Cours et exercices avec solutions. DUNOD 2003 [cote B.U. 512 LIR] ou ancienne

´edition (1997) [cote B.U. 512 (076) LIR] chapitre 3 [2]Philippe PILIBOSSIAN, J-Pierre LECOUTRE,Alg`ebre, rappel de cours, exercices et probl`emes r´esolus, DUNOD 1998 [cote B.U. 512(076) PIL] chapitre 3 [3]Dominique PROCHASSON,Alg`ebre 1re ann´ee, exercices corrig´es. DUNOD

1999 [cote B.U. 512 (076) PRO] chapitre 2.

Chapitre 2Fonctions et fonctions r´eciproques2.1 Notions d"application et fonctionD´efinition 2.1.1Uneapplicationfd"un ensembleEvers un ensembleFassocie `a tout ´el´ementxdeE,

un unique ´el´ementydeF. Cet ´el´ementyest alors not´ef(x)et est appel´e image dexpar

f. On appellegraphede l"applicationf, l"ensemble des couples(x,f(x))deE×Fo`ux parcourtE.

D´efinition 2.1.2

Sif:E→Fest une application, l"ensembleEs"appelle lasource(ouensemble de d´epart) defet l"ensembleFest lebut(ouensemble d"arriv´ee).

D´efinition 2.1.3

On appellerestrictiond"une applicationf:E→F`a une partieAdeE, l"application not´eef|AdeAdansF, qui `a tout ´el´ement deAassocie l"´el´ementf|A(x) =f(x)deF.

D´efinition 2.1.4

On appellefonction, toute application d"une partieDd"un ensembleC(qui sera souvent un corps) `a valeurs dansR,C(fonctions dites num´eriques) ou un espace de vecteurs (fonctions dites vectorielles). L"ensembleDest appel´edomaine de d´efinitionde la fonctionf.

D´efinition 2.1.5

Sif:E→Fetg:F→Gsont des applications, on appelle compos´ee defetget on noteg◦fl"application deEdansGqui `a toutxdeE, associe l"´el´ementg(f(x))deG. Attention `a ne pas confondreg◦fetf◦g...

122. Fonctions et fonctions r´eciproques

Th´eor`eme 2.1.1

La loi◦est associative, i.e. sif:E→F,g:F→Geth:G→Hsont des applications, alors on a :(h◦g)◦f=h◦(g◦f). Il y a plusieurs fa¸cons de d´efinir une fonction :

•En g´en´eral une fonction s"´ecrit comme compos´ee de fonctions classiques (outre les fonc-

tions que l"on les verra dans une prochaine section, l"addition, multiplication, inversion, ou puissance peuvent ˆetre consid´er´es comme des fonctions classiques).

•Par morceaux : l"ensemble de d´efinition est r´eunion de plusieurs intervalles, et on utilise

une formule particuli`ere sur chaque intervalle :

Par exemple :

1(x) six?]- ∞,a[,

f

2(x) six?[a,b],

f

3(x) six?]b,∞[

•Par disjonction de cas. Par exemple :

f(x) =???1 qsix=pqest une fraction irr´eductible

0 sixest irrationnel.

•Par int´egration.Par exemple :

f(x) =? x 0

φ(t)dt.

•Comme int´egrale d´ependant d"un param`etrePar exemple : f(x) =? 2 1

φ(t,x)dt.

•De mani`ere implicite.Par exemple,f(x) =yunique solution de l"´equation (d"inconnuey)F(x,y) = 0.

•Et de bien d"autres mani`eres encore...

2.2 Injection, surjection et bijection

Le probl`eme de la recherche dey=f(x) est (th´eoriquement) r´esolu sifest une application. Par contre, se pose le probl`eme de la recherche dexv´erifiantf(x) =yo`uy est donn´e dansF. Quand il existe, un telxest appel´eant´ec´edentdey. On distingue habituellement deux probl`emes : celui de l"existence d"aumoins un ant´ec´edent, et celui de l"unicit´e (cas o`u chaqueydeFa 0 ou 1 ant´ec´edent).

2.3. FONCTION CONTINUE ET D´ERIVABLE13

D´efinition 2.2.1

Sif:E→Fest une application,

On appelleimage defet on noteImfl"ensemble desydeFqui admettent au moins un ant´ec´edentxparf. On dit quefestsurjectivesi on a :Imf=F, c"est `a dire si pour toutydeFil existe au moins unxdeEv´erifiant :y=f(x). On dit quefestinjectivesi toute ´egalit´ef(x) =f(x?)impliquex=x?. On dit quefestbijectivesi elle est injective et surjective, c"est `a dire si tout ´el´ement ydeFadmet un et un seul ant´ec´edentxparf. Dans ce cas, on appelleapplication r´eciproquedefet on notef-1l"application deFdansEd´efinie par : pourtdansF, f -1(t)est l"uniquexdeEtel quef(x) =t. Remarquons que six=x?alors l"´egalit´ef(x) =f(x?) est ´evidente (c"est l"unicit´e de l"image dexpar l"applicationf). Dire quefest injective, c"est affirmer que la r´eciproque est vraie. Rappelons qu"il s"agit d"une implication : "si par hasardf(x) =f(x?), alorsx=x?". En passant `a la contrapos´ee, l"injectivit´e peut s"´ecrire : six?=x?alorsf(x)?=f(x?). Remarquons enfin qu"une application injectivefdeEdansFinduit une bijection f deEsur l"ensembleImf.

D´efinition 2.2.2

SiAest une partie deE, on appelleimagedeAparf, et on notef(A)l"ensemble des f(x)pourx?A. Autrement dit, un ´el´ementydeFappartient `af(A)si et seulement s"il existe au moins unxdeAtel quey=f(x). En particulier, on aImf:=f(E). SiBest une partie deF, on appelleimage r´eciproquedeBparfet on notef-1(B) l"ensemble desxdeEv´erifiant :f(x)?B.

2.3 Fonction continue et d´erivable

D´efinition 2.3.1

Soitfune fonction num´erique d´efinie sur une partieIdeR. On dira quefestcontinue au pointx?I, si et seulement si pour toute suite{xn}n?Nconvergente versx, on a lim xn→xf(xn) =f(x) et on dira quefestcontinue dansIsi elle est continue en tout point deI. On peut exhiber des fonctions discontinues en les d´efinissant par morceaux. Par exemple f(x) =???1 six≥a, -1 six < a.

142. Fonctions et fonctions r´eciproques

est une fonction d´efinie surR, mais discontinue au pointa?R. Si les limites `a droite et `a gauche de la fonction en un point existent, on notera lim a+f= limx→ax>af(x) la limite `a droiteet lim a-f= limx→axD´efinition 2.3.2 Soitfune fonction num´erique d´efinie sur une partieIdeR. On dira quefestd´erivable au pointx?I, si et seulement silimh→0f(x+h)-f(x) hexiste et on notera cette limite par : f ?(x) = limh→0f(x+h)-f(x) h. lad´eriv´eedefau pointxet on dira quefestd´erivable dansIsi elle est d´erivable en tout point deI. Une autre notation de la d´eriv´ee est df dx(x) :=f?(x).

Th´eor`eme 2.3.1

Soientfetgdeux fonctions num´eriques d´erivables f:I?→J, g:J?→K, o`uI,JetKsont trois parties deR. Soith=g◦f, alors h ?(x) =g?(f(x))f?(x), x?I .

2.4 Fonction r´eciproque

Une fonctionf:I?→J,est bijective d"un intervalleIsur un intervalleJ, si d"une part, elle est d´efinie surI, avec pour toutx?I, f(x)?Jd"autre part, toutydeJest image parfd"un et un seulxdeI. On peut alors parler de la fonction r´eciproqueg, d´efinie surJ, `a valeurs dansIet d´efinie par : six?J,y=g(x) est l"uniquey?Iv´erifiantf(y) =x. Nous aurons besoin des deux th´eor`emes suivants :

2.4. FONCTION R´ECIPROQUE15

Th´eor`eme 2.4.1 (Th´eor`eme de la bijection) Sifest continue, strictement monotone sur un intervalleI, alorsf(I)est l"intervalle donn´e dans le tableau ci-dessous, etfinduit une bijection˜fdeIsurf(I). De plus la fonction r´eciproqueg=˜f-1est continue, et strictement monotone de mˆeme sens de variation que f.

I[a,b]]a,b[[a,b[]a,b]

Sifcontinue strict.?f(I) =[f(a),f(b)]]lima+f,limb-f[[f(a),limb-f[]lima+f,f(b)] Sifcontinue strict.?f(I) =[f(b),f(a)]]limb-f,lima+f[]limb-f,f(a)][f(b),lima+f[ Dans un rep`ere orthonorm´e, le graphe de la fonction r´eciproquegest le sym´etrique du graphe de la fonctionfpar rapport `a la droitey=x(appel´ee premi`ere bissectrice). x y f -1(x) f(x)

Figure. 2.1

Th´eor`eme 2.4.2 (D´eriv´ee d"une fonction r´eciproque) Sifest continue, strictement monotone sur l"intervalleI, est d´erivable au pointa?I, l"application r´eciproqueg=f-1est d´erivable enb=f(a)si et seulement sif?(a)?= 0.

Dans ce cas, on a :

g ?(b) =1 f?(a)=1f?(g(b)).

162. Fonctions et fonctions r´eciproques

2.5 Fonctions classiques r´eciproques

•Fonctions n´ep´eriennes.La fonctionexponentielle, not´ee ex= exp(x),peut ˆetre d´efinie comme le limite de la suitesn(x) =?nk=0xk/k! . Cette fonction est d´efinie sur ]- ∞,∞[ `a valeurs dans ]0,∞[, elle v´erifie les propri´et´es suivantes : (a)limt→∞ex=∞,(b)limt→-∞ex= 0, (c)ex+y=exey(d)ex-y=ex ey(e)exy= (ex)y

La fonctionlogarithme n´ep´erien, not´ee ln, peutˆetre d´efinie comme fonction r´eciproque

de la fonction exponentielle . En effet, la fonction exp est continue, strictement crois-

sante sur ]-∞,∞[ `a valeurs dans ]0,+∞[. Donc elle induit une bijection entre ]-∞,+∞[

et ]0,+∞[. La fonction r´eciproque est continue, strictement croissante , d´efinie sur ]0,+∞[, v´erifie poura >0 etb >0, les propri´et´es suivantes : (a)limt→+∞ln(x) = +∞,(b)limt→0+lnx=-∞,(c)ln(a.b) = ln(a) + ln(b) (d)ln?a b? = ln(a)-ln(b)(e)pourr?R,ln(ar) =rln(a).

1 2 3 4 5-1-2-3

12345
-1 -2 -3 x?-→lnx x?-→ex

2.5. FONCTIONS CLASSIQUES R´ECIPROQUES17

Figure. 2.2

•Fonction Arcsinus.La fonction sinus est continue et strictement croissante sur [-π/2,π/2]. Elle induit donc

une bijection de [-π/2,π/2] sur [-1,1], dont l"application r´eciproque est not´ee arcsin.

Ainsi pour toutx?[-1,1], on a :

y= arcsinxsi et seulement six= sinyet-π Remarquons que siy= arcsinx, on a cosy≥0 donc cosy=?

1-sin2y=⎷1-x2.

Th´eor`eme 2.5.1

La fonction arcsinus est continue sur[-1,1], d´erivable sur]-1,1[, avec si|x|<1, d dxarcsinx=1⎷1-x2.

Voici la courbe de arcsin.

1-1-2 1 -1 -2π 2 xy 2

Figure. 2.3

•Fonction Arccosinus.

182. Fonctions et fonctions r´eciproques

De mˆeme la fonction cosinus est continue et strictement d´ecroissante sur [0,π]. Elle induit donc une bijection de [0,π] sur [-1,1], dont l"application r´eciproque est not´ee arccos.

Ainsi pour toutx?[-1,1], on a :

Th´eor`eme 2.5.2

La fonction arccosinus est continue sur[-1,1], d´erivable sur]-1,1[, avec si|x|<1, d dxarccosx=-1⎷1-x2.

Voici la courbe de arccos.

1-1-2 123
xy

Figure. 2.4

Proposition 2.5.1

On a pour toutx?[-1,1],

arccosx+ arcsinx=π 2.

2.6. R´EF´ERENCES19

•Fonction Arctangente.La fonction tan ´etant p´eriodique n"est pas injective, mais sa restriction `a l"intervalle ]-π

2,π2[ est continue et strictement croissante, et

lim t→-π/2tant=-∞et limt→π/2tant= +∞ On appelle fonctionarctangentel"application r´eciproque. On a y= arctanxsi et seulement six= tanyavec-π

2< y <π2

Cette fonction est d´efinie, continue, impaire et d´erivable surRavec d dxarctanx=11 +x2.

Voici la courbe de arctan.

1 2 3 4-1-2-3-4-5

1 -1 -2π 2 xy 2

Figure. 2.5

Proposition 2.5.2

On a arctanx+ arctan1 x=???π

2six >0

2six <0.

2.6 R´ef´erences

[1]Pascal DUPONTExercices de Math´ematiques pour le 1er cycle, vol. 1 : Alg`ebre et G´eom´etrie, De Boeck 2003 [cote B.U. 512/514 (076) DUP],chap. 1, par. 3-5-4. [2]D. GUININ, B. JOPPIN,Math´ematiques Analyse MPSI (ou PCSI) Br´eal 2003 [cote B.U. 517 GUI], chapitre 1 A. et E. [3]Louis JEREMY, Pierre MIMEAU, J-Claude THIENARD,Analyse 1,

VUIBERT 1997 [cote B.U. 517.5 JER], chapitre 5.

202. Fonctions et fonctions r´eciproques

Chapitre 3Equations diff´erentielles3.1 G´en´eralit´e

Une ´equation diff´erentielle est une relation entre les d´eriv´ee successives d"un fonction

inconnuey(t). Si lesnpremi`eres d´eriv´ees de la fonctiony(t) interviennent dans cette

´equation, comme

Φ(t,y,y?,y??,···,y(n)) = 0 (3.1)

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