Fiche : Dérivées et primitives des fonctions usuelles - Formulaire
Dans chaque ligne f? est la dérivée de la fonction f sur l'intervalle I. un+1 n + 1(n ? N?). • Une primitive de u? u2sur I est ?. 1 u.
Tableau des dérivées élémentaires et règles de dérivation
1 Dérivation des fonctions élémentaires. Fonction. Df. Dérivée n ? N? ... (u v. ) = u v ? uv v2. Dérivée de la puissance. (un) = nu un?1.
Tableaux des dérivées et primitives et quelques formules en prime
%20d%C3%A9riv%C3%A9es
T ES Fonction exponentielle
ñ y = exp(x) ñ ln y = ln ( exp x) ( composition par la fonction ln ) ñ Elle est sa propre dérivée ce qui signifie que
Tableaux des dérivées Dérivées des fonctions usuelles Notes
N f (x) = 1 xn = x–n (n??) f ' (x) = – n xn 1 = –nx–n–1. ]0; +?[. ] Dérivées. Conditions f = u + v f ' = u' + v' u et v dérivables sur un intervalle I.
Chapitre 4 Formules de Taylor
un polynôme dont les coefficients dépendent uniquement des dérivées de la n. ? k=0 hk k! f(k)(x0) + hn?(h) o`u ?(h) est une fonction qui tend vers 0 ...
formulaire.pdf
Dérivées. Fonctions usuelles Fonctions usuelles. R`egles de dérivation. Exemples n xn+1. (1 u )? = ? u? u2. (u v )? = u?v?uv?.
Démonstrations de formules de dérivation
Ce résultat se démontre à l'aide d'un raisonnement par récurrence. Posons P(n) : f =un est dérivable sur D et f '=n×u'×un?1. Initialisation : f =u1.
Chapitre 3 Dérivabilité des fonctions réelles
Les notions de dérivée `a droite et `a gauche ne sont pas tr`es importantes. Elles per- mettent cependant de vérifier qu'une fonction est (ou n'est pas)
DERIVEES I) Calcul de la fonction dérivée II) Application de la
la fonction puissance de u un où n?1 est dérivable sur I ;. 1. )( ?. ×?. =? n n uun u si de plus u est strictement positive sur I
[PDF] Tableaux des dérivées
%2520primitives
[PDF] Fiche : Dérivées et primitives des fonctions usuelles
Dérivées des fonctions usuelles Dans chaque ligne f? est la dérivée de la fonction f sur l'intervalle I f (x) I f? (x) ? (constante) R 0 x R 1 xn (n
[PDF] Tableau des dérivées élémentaires et règles de dérivation
1 Dérivation des fonctions élémentaires Fonction Df Dérivée n ? N? Dérivée de la puissance (un) = nu un?1 Dérivée de la racine (? u) = u
[PDF] Tableaux des dérivées
Dérivées des fonctions usuelles Notes Fonction f Fonction dérivée f ' Intervalles de dérivabilité P f (x) = k (constante réelle) f ' (x) = 0 ? 1 U
[PDF] Chapitre 3 Dérivabilité des fonctions réelles
La notion de dérivée est une notion fondamentale en analyse Elle permet d'étudier les variations d'une fonction de construire des tangentes `a une courbe
[PDF] Dérivation des fonctions
Dérivation d'ordre supérieur Dérivées successives Classe Cn Opérations 4 Convexité d'une fonction Fonctions convexes Point d'inflexion 5 Compléments
dérivée dune fonction de la forme u^n - Homeomath
si f = un et n est un entier relatif négatif la fonction f est dérivable sur les intervalles ou u est dérivable et non nulle Démonstration : La fonction f = u
[PDF] LA DÉRIVÉE
Lorsqu'une fonction n'est pas linéaire sa pente peut varier d'un point à l'autre Il nous faut donc introduire la notion de dérivée qui permet d'obtenir la
[PDF] Dérivée dune fonction - Exo7 - Cours de mathématiques
Le tableau de droite est celui des compositions (voir paragraphe suivant) u représente une fonction x ? u(x) Fonction Dérivée xn nxn?1 (n ? Z) 1 x
Quelle est la dérivée de u puissance n ?
(un)' = nu'un-1
si f = un et n est un entier naturel, la fonction f est dérivable sur les intervalles ou u est dérivable. si f = un et n est un entier relatif négatif, la fonction f est dérivable sur les intervalles ou u est dérivable et non nulle.Comment dériver une fonction puissance ?
Pour dériver x à une certaine puissance, on écrit l'exposant devant, on reproduit x avec l'exposant diminué de 1. La dérivée d'un nombre vaut 0. Pour dériver une expression du type "un nombre fois une fonction", on garde le nombre et on dérive la fonction.Comment dériver u * V * W ?
Rappels : la dérivée d'un produit de deux fonctions u(x)×v(x) u ( x ) × v ( x ) est u?(x)v(x)+u(x)v?(x) u ? ( x ) v ( x ) + u ( x ) v ? ( x ) et la dérivée d'une inverse de v(x) est ?v?(x)v(x)2 ? v ? ( x ) v ( x ) 2 dans la mesure où v(x) n'est pas nul.
Chapitre 4Formules de Taylor
La formule de Taylor, du nom du math´ematicien Brook Taylor qui l"´etablit en 1715, permet l"approximation d"une fonction plusieurs fois d´erivable au voisinage d"un point parun polynˆome dont les coefficients d´ependent uniquement des d´eriv´ees de la fonction en ce
point. La premi`ere ´etape est la formule (0+) =(0) +(0) +() qui montre que, siest d´erivable, alorsest approch´ee par un polynˆome de degr´e 1 (une droite). Comment faire pour augmenter le degr´e?4.1 Les trois formules de Taylor
Notations 4.1.1.Soientun intervalle deR,0un point int´erieur `a, et:R une fonction. On fixe un entier naturel. On dit qu"une fonction est de classesursi elle estfois d´erivable sur, et si sa d´eriv´ee-i`eme est continue sur. Th´eor`eme 4.1.2(Taylor-Young).Supposons quesoit de classesur. Alors, pour toutRtel que0+appartienne `aon peut ´ecrire (0+) =(0) +(0) +22!(2)(0) ++!()(0) +()
=0 !()(0) +() o`u()est une fonction qui tend vers0quandtend vers0. 40D´efinition 4.1.3.La somme?
=0 !()(0) s"appelle le polynˆome de Taylor de`a l"ordreau point0. Par convention, 0! = 1! = 1. Remarque.Une autre fa¸con d"´ecrire un d´eveloppement de Taylor au point0consiste `a poser=0+. Le th´eor`eme de Taylor-Young s"´enonce alors de la fa¸con suivante : si est de classesur, alors pour touton peut ´ecrire =0(0) !()(0) + (0)(0) o`u(0) tend vers 0 quandtend vers0. Exemples.a) La formule de Taylor-Young pour la fonction sin() `a l"ordre 2+ 1 en 0 s"´ecrit sin() =33!+55!++ (1)2+1(2+ 1)!+2+1()
En effet, on doit calculer les d´eriv´ees successives de sin() en 0. Nous avons sin(0) = 0sin(0) = cos(0) = 1sin(0) =sin(0) = 0Plus g´en´eralement, pour toutNnous avons
sin (2)(0) = 0 et sin(2+1)(0) = (1)cos(0) = (1) d"o`u le r´esultat. b) La formule de Taylor-Young pour la fonction`a l"ordreen 0 s"´ecrit = 1 ++22+33!++!+()
En effet,est sa propre d´eriv´ee.
Par exemple, poursuffisamment petit, le polynˆome33!donne une valeur approch´ee
de sin(). On aimerait connaˆıtre la pr´ecision de cette approximation, c"est-`a-dire contrˆoler
la taille du reste3(). Nous allons d"abord exprimer le reste sous la forme de Lagrange,ce qui constitue une g´en´eralisation du th´eor`eme des accroissements finis. Th´eor`eme 4.1.4(Taylor-Lagrange).Supposons quesoit de classe+1sur. Alors, pour toutRtel que0+appartienne `a, il existe]01[tel que l"on ait (0+) =? =0 !()(0) ++1(+ 1)!(+1)(0+) (notons ici qued´epend de). 41Exemples.a) Consid´erons `a nouveau la fonction sin(). La formule de Taylor-Lagrange `a l"ordre 3 au voisinage de 0 s"´ecrit sin() =3
3!+44!cos()
avec]01[. Ainsi, on peut dire que33!constitue une valeur approch´ee de sin()
avec une erreur inf´erieure ou ´egale `a 4 4!. b) Consid´erons encore. La formule de Taylor-Lagrange `a l"ordre 4 au voisinage de 0 s"´ecrit = 1 ++22+33!+44!+55!
Comme la fonctionest croissante, on peut dire que. Ceci permet par exemple de donner une valeur approch´ee de. En effet, nous avons = 1 + 1 +12+16+124+1120
avec 3 donc, l"erreur est de l"ordre de3120=140.
c) Soitun polynˆome de degr´e au plus. Alorsest de classe+1et(+1)= 0. La formule de Taylor-Lagrange `a l"ordreau voisinage de 0 nous dit que, pour toutR =0 !()(0)En effet, le reste est nul! Ainsi, les coefficients desont donn´es par les d´eriv´ees successives
deen 0. Ce r´esultat peut aussi se d´emontrer par un calcul alg´ebrique (sans recourir `a l"analyse). D´emonstration de la formule de Taylor-Lagrange.Si= 0, c"est vrai. Fixons= 0, pour simplifier les notations, nous posons=0+. Nous cherchons donc `a montrer l"existence d"un r´eelstrictement compris entre0ettel que l"on ait =0(0) !()(0) +(0)+1(+ 1)!(+1)()On introduit la fonctiond´efinie par
=0() !()()()+1 o`uest un r´eel choisi de telle fa¸con que(0) = 0, c"est-`a-dire : =0(0) !()(0) +(0)+1 42Il est clair, vu la d´efinition de, que() = 0. Pour d´emontrer le th´eor`eme, il suffit de montrer queest de la forme(n+1)() (+1)!pour un certain. Vu les hypoth`eses, nous pouvons appliquer le th´eor`eme de Rolle pour trouver(stric- tement compris entre0et) tel que() = 0. Calculons. Par la formule de d´erivation d"un produit, nous avons =1()1 =0()!(+1)() +(+ 1)() 1? =0() !(+1)()? =0()!(+1)() +(+ 1)() d"o`u !(+1)() +(+ 1)() (+1)() !+(+ 1)?
L"´egalit´e() = 0 se traduit donc par :
=(+1)() (+ 1)! d"o`u le r´esultat. D´emonstration de la formule de Taylor-Young.On applique la formule de Taylor-Lagrange `a l"ordre1 pour la fonction. Il existe donc]01[ tel que l"on ait (0+) =1? =0 !()(0) +!()(0+)On pose alors
() =1 !?()(0+)()(0)? Le nombre, bien que d´ependant de, appartient `a ]01[. Nous avons donc lim0(0+) =0
Comme()est continue en0, on en d´eduit que
lim0() = 0
43Enfin, par d´efinition mˆeme de, nous avons
!()(0+) =!()(0) +() d"o`u le r´esultat, en injectant ceci dans la formule de d´epart. Il existe aussi une autre expression du reste, qui constitue une g´en´eralisation du th´eor`eme fondamental du calcul diff´erentiel et int´egral (voir le chapitre suivant). Th´eor`eme 4.1.5(Taylor avec reste int´egral).Supposons quesoit de classe+1sur . Alors, pour toutRtel que0+appartienne `aon a (0+) =? =0 !()(0) ++1!? 1 0 (1)(+1)(0+)dRemarque.Le reste int´egral admet une autre expression. Plus pr´ecis´ement, on a l"´egalit´e
+1 1 0 (1)(+1)(0+)d=? 0+0(0+)!(+1)()d
qui d´ecoule tout simplement d"un changement de variable0+. Remarque.Pour certaines fonctions, nous pouvons montrer que le reste tend vers z´eroquandtend vers l"infini; ces fonctions peuvent ˆetre d´evelopp´ees ens´erie de Taylordans
un voisinage du point0et sont appel´ees desfonction analytiques.4.2 Op´erations sur les polynˆomes de Taylor
Soientetdeux fonctions de classe. Comment obtenir le polynˆome de Taylor de +, de, de , et caetera, `a partir de ceux deet? Commen¸cons par d´emontrer l"unicit´e du polynˆome de Taylor d"une fonction donn´ee en un point donn´e. Lemme 4.2.1.Soitde classesur, et soit0. Supposons qu"il existe un polynˆomede degr´e au pluset une fonctionqui tend vers0en0, tels que l"on ait (0+) =() +() pour touttel que0+. Alorsest le polynˆome de Taylor de`a l"ordreau point0. 44D´emonstration.Commeest de classe, et queest un polynˆome, la fonction () est ´egalement de classe. De plus, lespremi`eres d´eriv´ees de() s"annulent en 0. On peut donc ´ecrire, pour tout 01, ()(0) =()(0) D"autre part, la formule de Taylor-Lagrange `a l"ordreen 0 pour le polynˆomenous dit que, pour toutR, =0 !()(0) (le reste ´etant nul comme on l"a vu plus haut). Ainsi =0 !()(0) ce qu"on voulait. Voici comment les op´erations alg´ebriques usuelles se traduisent au niveau des po- lynˆomes de Taylor. Th´eor`eme 4.2.2.Soientetdeux fonctions de classesur, et soit0. Soit (resp.) le polynˆome de Taylor de(resp.) `a l"ordreau point0. Alors (1)le polynˆome de Taylor de+`a l"ordreen0est+ (2)le polynˆome de Taylor de`a l"ordreen0esttronqu´e en degr´e (3)si(0)= 0, alors est de classeau voisinage de0et le polynˆome de Taylor de est le quotient deparselon les puissances croissantes `a l"ordre.
Quelques commentaires :
1)est un polynˆome de degr´e au plus 2, sontronqu´e en degr´eest le polynˆome
obtenu en supprimant tous les termes de degr´e strictement sup´erieur `a. Dans la pratique, ce ne sera mˆeme pas la peine de calculer ces termes...2) Ladivision selon les puissances croissantesdepar`a l"ordreest d´efinie comme
suit : si(0)= 0, alors il existe un unique couple () de polynˆomes tel que l"on ait () =()() ++1() avec deg() On dit queest le quotient deparselon les puissances croissantes `a l"ordre, et queest le reste. Cette division, contrairement `a la division euclidienne despolynˆomes (que l"on appelle aussi division selon les puissances d´ecroissantes), a pour effet d"augmenter le degr´e du reste, au lieu de le diminuer. Ainsi, il n"y a pas une seule divisionselon les puissances croissantes, il y en a une pour chaque ordre. Plusaugmente, plus le degr´e du quotient et du reste augmentent. 45Exemples.On ´ecrit Taylor-Young `a l"ordre 3 en 0 pour sin() sin() =3
6+31()
et pour ln(1 +) ln(1 +) =22+33+32()
d"o`u l"on d´eduit : a) Taylor-Young `a l"ordre 3 en 0 pour la diff´erence sin()ln(1 +) =2232+3()
b) Taylor-Young `a l"ordre 3 en 0 pour le produit sin()ln(1 +) = (36)(22+33) +3()
=23 2+3() D´emonstration.D"apr`es Taylor-Young, il existe des fonction1et2qui tendent vers 0 en 0 telles que, pour touttel que0+, (0+) =() +1() et (0+) =() +2() En additionnant ces deux expressions, et en appliquant le lemme, le point (1) en d´ecoule. (2) Nous avons ()(0+) = (() +1())(() +2()) =()() +(()2() +1()() +1()2()) =()() +3() o`u3() est une fonction qui tend vers 0 en 0. Il suffit alors d"´ecrire ()() =()() +4() o`u()() est le tronqu´e deen degr´e. Ainsi ()(0+) =()() +(() +3()) 46d"o`u le r´esultat (via le lemme). (3) Soit () =()() ++1() avec deg() le r´esultat de la division deparselon les puissances croissantes `a l"ordre. Nous avons alors, pour tout, ()()() =+1() d"o`u (0+)(0+)() = (() +1())(() +2())() =()()() +(1() +2()()) =+1() +() =3()
Ainsi, en divisant tout par(0+), nous obtenons
(0+) (0+)() =3()(0+) Quandtend vers 0,(0+) tend vers(0)= 0, donc la fonction3() (0+)tend vers 0.D"o`u le r´esultat.
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