[PDF] Leibnizs Formula: Below Ill derive the series expansion arctan(x





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Leibnizs Formula: Below Ill derive the series expansion arctan(x

I'll derive the identity ? = 16 arctan(1/5) ? 4 arctan(1/239). (3). Combining Equations 1 and 3 we get Machin's formula:.



1 Dérivation

Domaine de dérivabilité : R. Dérivée : arctan (x) = 1. 1+x2. Propriétés particuli`eres : 1. arctan est impaire. 2. ?x ?]??.



Ch 4 FONCTIONS HYPERBOLIQUES.pdf

Cette fonction est continue et définie sur et sa dérivée s'écrit : Arctan sh x. Arcsin th x. = N°5 : Étudier la fonction ( ).



I Propriétés fondamentales

Dérivées : cos(x) = ?sinx ; sin(x) = cosx ; tan(x) = 1 + tan2 x = Dérivée : la fonction arctan est dérivable sur R et. ?x ? R



Exo7 - Cours de mathématiques

arccos arcsin et arctan. – connaître les ensembles de définition et dérivées de arccos



??

Calcul de la dérivée : la dérivée de la fonction x ?? arctan(x) est la fonction x ?? 1. 1+x2 on en déduit par la formule de la dérivée de la composée 



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1 + x2(cosy)ux + uyxy ? [arctan(x/y)]u Carefully derive the equation of a string in a medium in which the resistance is proportional to the velocity.



UPMC Corrigé de lexamen partiel du 9 juin 2017 1M001 Université

2017?6?9? Donnez les dérivées des fonctions suivantes (on ne demande pas de préciser sous quelles conditions les ... Donnez la dérivée de arctan(x).



Chapitre12 : Fonctions circulaires réciproques

Donc Arcsin est bien dérivable sur ] ´ 1 1[







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1 mar 2017 · On note arctan : R ? [??/2 ?/2] la fonction réciproque i e si x ? R alors y = arctanx ? tany = x ET ? ?/2



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Nous aborderons dans ce présent chapitre l'étude des dérivées de ces trois fonctions 14 1 Dérivée de fonctions sinus Exemple 14 1 Calculons la dérivée de ( 



[PDF] 1 Dérivation

arctan(u) u 1 + u2 exp(u) u exp(u) ln(u) u u ch(u) u sh(u) Dérivée : exp (x) = exp(x) Propriétés particuli`eres : Dérivée : arctan (x) = 1 1+x2



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Si c'est le cas cette limite est appelé nombre dérivé de f en x0 La fonction Arctan est continue et dérivable sur R De plus ?x ? R Arctan/



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Si c'est le cas cette limite est appelé nombre dérivé de f en a La fonction Arctan est continue et dérivable sur R De plus ?x ? R Arctan/



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La bijection réciproque de f est appelée « fonction arctangente » 2°) Dérivée de Arctan u où u est une fonction dérivable sur un intervalle I



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Dérivées : cos(x) = ?sinx ; sin(x) = cosx ; tan(x) = 1 + tan2 x = III 2 Les fonctions arccos arcsin arctan (a) La fonction x ?? cosx induit une 

:
Leibnizs Formula: Below Ill derive the series expansion arctan(x Leibniz"s Formula:Below I"ll derive the series expansion arctan(x) =∞ n=0(-1)nx2n+1 Plugging the equationπ= 4arctan(1) into Equation 1 gives Leibniz"s famous formula forπ, namely

π=4

1-43+45-47+49···(2)

This series has a special beauty, but it is terrible for actually computing the digits ofπ. For instance, you have to add up about 500 terms just to com- pute thatπ= 3.14.... Machin"s Formula:Machin"s formula also uses Equation 1, but takes ad- vantage that the series converges much faster whenxis closer to 0. Below

I"ll derive the identity

π= 16arctan(1/5)-4arctan(1/239).(3)

Combining Equations 1 and 3, we get Machin"s formula: n=0(-1)nAn, An=16 (1/5)2n+1-4 (1/239)2n+1

2n+ 1.(4)

How fast is Machin"s formula? LetSnbe the sum of the firstnterms of this series. The series is alternating and decreasing, so that A Some fooling around with the terms in Equation 4 leads to the bounds A n<2 n25n, An-An+1>1n25n.

Therefore

1 n25n<|π-Sn|<2n25n(6) Equation 6 gives a good idea of how fast Machin"s method is. For instance, if you add up the first 100 terms in Equation 4, you get about 140digits ofπ. 1 Proof of Equation 3:Call a complex numberz=x+iygoodifx >0 andy >0. For a good complex numberz, letA(z)?(0,π/2) be the angle that the ray from 0 tozmakes with the positivex-axis. By definition of the arc-tangent,

A(x+iy) = arctan(y/x).(7)

Ifz1andz2andz1z2are all good, then

A(z1z2) =A(z1) +A(z2).(8)

This is a careful statement of the principle that "angles addwhen you mul- tiply complex numbers". A direct calculation establishes the following strange identity: (5 +i)4= (2 + 2i)(239 +i).(9) Combining this with several applications of Equation 7 and 8, you get

4arctan(1/5) = arctan(1) + arctan(1/239).(10)

Rearranging Equation 10, multiplying by 4, and using 4arctan(1) =π, we get Equation 3. Proof of Equation 1:When|y|<1 we have the geometric series 1

1-y= 1 +y+y2+y3...(11)

Now substitute iny=-t2, to get

1

1 +t2= 1-t2+t4-t6...=∞

n=0(-1)nt2n,|t|<1.(12) Here is the one part of the proof that is really surprising. It is one of the miracles of calculus. arctan(x) =? x 01

1 +t2dt, x?[0,1].(13)

I"ll derive this equation below.

Combining everything, we get the result:

arctan(x) =? x 01

1 +t2dt=?

x 0? n=0(-1)nt2n? dt=∞ n=0(-1)nx2n+12n+ 1.(14) 2

The Arctan Function:Define the functions

A(x) = arctan(x), S(x) = sin(x), C(x) = cos(x), T(x) = tan(x).(15)

We have

T◦A(x) =x, C◦A(x) =1

⎷1 +x2, S◦A(x) =x⎷1 +x2.(16) The first of these is the definition of the arctan (or inverse tangent) function. The second two are forced by the first one, and by the fact thatT=S/C andC2+S2= 1. Applying the Chain Rule to the first equation in Equation 16, weget T ?(A(x))A?(x) = (T◦A)?(x) = 1 (17)

Therefore

A ?(x) =1

T?(A(x)).(18)

By the quotient rule,

T ?=?S C? ?=S?C-C?SC2=C2+S2C2=1C2.(19)

Combining the last three equations, we get

A ?(x) = (C◦A(x)? 2=1

1 +x2.(20)

SinceA(0) = 0, Equation 13 follows from the last equation and the Funda- mental Theorem of Calculus. 3quotesdbs_dbs33.pdfusesText_39
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