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Skander Belhaj
Directeur du département des méthodes quantitatives de la faculté des Sciences juridiques, économiques et de gestion de Jendouba (Tunisie),Skander Belhaj est docteur en mathématiquesappliquées et spécialiste d'algèbre matricielle rapide. Chercheur à l'université de Tunis El Manar
(ENIT-LAMSIN) et à l'université de Franche-Comté (Besançon), il enseigne actuellement à l'institut
supérieur des arts du multimédia de la Manouba (Tunisie) et à l'université libre de Tunis.Sommaire
I. Analyse
1. Fonctions d'une variable réelle
2. Développements limités
3. Fonctions réelles à deux variables
4. Optimisation et recherche d'extremums
de deux variables5. IntégrationII. Algèbre1. Polynômes et fractions rationnelles2. Espaces vectoriels3. Applications linéaires, matrices4. Systèmes d'équations linéaires,
déterminant5. Diagonalisation d'une matrice carrée
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Géomorphologie. Relations tectonique, climat, érosion. Cours et exercices corrigés - L3, M1 & M2, 304 pagesMatthieu ROY-BARMAN & Catherine JEANDEL,
Géochimie marine. Circulation océanique, cycle du carbone et changement climatique. Cours et exercices corrigés - L3, M1 & M2, collection " Interactions », 368 pages et des dizaines d'autres livres de référence, d'étude ou de culture en mathématiques, informatique et autres spécialités scientifiques www.vuibert.fr En couverture : Escalier en double spirale de Giuseppe Momo, Vatican.© Sylvain Sonnet/Corbis
Maquette intérieure : Sébastien Mengin/Edilibre.netComposition et mise en page de l'auteur
Couverture : Linda Skoropad/Prescricom
ISBN 978-2-311-00273-7
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La loi du 11 mars 1957 n'autorisant aux termes des alinéas 2 et 3 de l'article 41, d'une part, que les " copies ou reproductions
strictement réservées à l'usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective » et, d'autre part, que les analyses et les
courtes citations dans un but d'exemple et d'illustration, " toute représentation ou reproduction intégrale, ou partielle, faite sans le
consentement de l'auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est illicite » (alinéa 1 er de l'article 40). Cette représentation oureproduction, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants du
Code pénal. Des photocopies payantes peuvent être réalisées avec l'accord de l'éditeur. S'adresser au Centre français d'exploitation du
droit de copie :20 rue des Grands Augustins, F-75006 Paris. Tél. : 01 44 07 47 70 © Vuibert - novembre 2011 - 5, allée de la 2 eDB 75015 Paris
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ii belhaj 2011/10/20 16:16 page III #1 ii i ii iTable des matièresIntroduction VII
Analyse 1
1 Les fonctions numériques d'une variable réelle3
1.1 Limite d'une fonction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 Fonctions continues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3 Dérivabilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.4 Fonctions convexes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.5 Formules de Taylor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.6 Diérentielle et approximation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.7 Fonctions usuelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.8 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2 Développements limités29
2.1 Développements limités au voisinage de zéro . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2 Opérations sur les développements limités . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.3 Fonctions équivalentes, dénition et opérations . . . . . . . . . . . . . 37
2.4 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.5 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3 Fonctions réelles à deux variables43
3.1 Généralités et dénitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.2 Fonctions réelles à deux variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3.3 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
4 Optimisation et recherche d'extremums de deux variables53
4.1 Cas de recherche sans contrainte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
4.2 Cas de recherche sous contrainte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.3 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
ii belhaj 2011/10/20 16:16 page IV #2 ii i ii iIVTable des matières5 Intégration59
5.1 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
5.2 Méthodes d'intégration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
5.3 Calcul pratique des intégrales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
5.4 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Algèbre67
6 Polynômes et fractions rationnelles69
6.1 Polynômes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
6.2 Fractions rationnelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
6.3 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
7 Espaces vectoriels81
7.1 L'espace vectorielRn. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
7.2 Espace vectoriel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
7.3 Combinaisons linéaires, sous-espaces vectoriels . . . . . . . . . . . . . . 84
7.4 Indépendance linéaire, base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
7.5 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
8 Applications linéaires, matrices91
8.1 Applications linéaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
8.2 Calcul matriciel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
8.3 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
9 Systèmes d'équations linéaires, déterminant111
9.1 Systèmes d'équations linéaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
9.2 Le déterminant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
9.3 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
10 Diagonalisation d'une matrice carrée125
10.1 Élément propre d'une matrice carrée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
10.2 Diagonalisation d'une matrice carrée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
10.3 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
Corrigés133
Corrigés du chapitre 1135
Corrigés du chapitre 2147
Corrigés du chapitre 3153
Corrigés du chapitre 4161
Corrigés du chapitre 5169
ii belhaj 2011/10/20 16:16 page V #3 ii i ii iTable des matièresVCorrigés du chapitre 6173
Corrigés du chapitre 7175
Corrigés du chapitre 8179
Corrigés du chapitre 9187
Corrigés du chapitre 10191
ii belhaj 2011/10/20 16:16 page VI #4 ii i ii i ii belhaj 2011/10/20 16:16 page VII #5 ii i ii iIntroductionL'ouvrageLe but de ce cours est d'introduire de façon simple et élémentaire les techniques et les
résultats mathématiques de bases en algèbre et en analyse que l'étudiant en première année de SG (Sciences de Gestion), SE (Sciences Économique), et IAG (Informatique Appliquée à la Gestion) doit maîtriser et qu'il pourra réutiliser dans d'autres coursd'enseignement. Il ne s'agit pas de démontrer les théorèmes ou les résultats énoncés
mais d'expliquer leurs utilisations et leurs règles de calcul. À la n de chaque chapitre, de nombreux exercices corrigés, permettant aux étudiants de tester leurs connaissances, complètent et illustrent le cours.L'auteur
Docteur en mathématiques appliquées, Skander Belhaj est spécialiste d'algèbre ma- tricielle rapide. Chercheur à l'école nationale d'ingénieurs de Tunis (ENIT-LAMSIN) et à l'université de Franche-Comté (Besançon), il enseigne actuellement à l'institut supérieur des arts du multimédia de la Manouba (université de la Manouba, Tunisie) et l'université libre de tunis. Il a été élu directeur de département des méthodes quantitatives et aussi enseignant à la faculté des Sciences juridiques, économiques et de gestion de Jendouba (Tunisie).Le public
Étudiants en première année des Licences de Sciences de Gestion, Sciences Économique et Informatique Appliquée à la Gestion (hors prépas hec). ii belhaj 2011/10/20 16:16 page VIII #6 ii i ii i ii belhaj 2011/10/20 16:16 page 1 #7 ii i ii iPremière partieAnalyse
ii belhaj 2011/10/20 16:16 page 2 #8 ii i ii i ii belhaj 2011/10/20 16:16 page 3 #9 ii i ii iCHAPITRE 1 Les fonctions numériques d'une variable réelle Soit f:Df x! 7!? f(x)une fonction numérique d'une variable réelle telle queDf=fx2?= f(x)a un sensg est le domaine de dénition def.1.1 Limite d'une fonction
Dénition 1.1.1
On dit qu'une fonctionf, dénie au voisinage1dex?2?, sauf peut être en x?;admet une limitel2?quandxtend versx?et on écrit : limx!x0f(x) =l
si8 >0;9" >0;8x2?tels quejxx?j< "alorsjf(x)lj< :Remarque 1.1.1
Une fonction peut avoir une limite quandxtend versx?sans qu'elle soit dénie enx?.Remarque 1.1.2
Dire quextend versx?c'est-à-dire quexs'approche dex?sans jamais l'atteindre. Remarque 1.1.3On dénit la limite à droite et à gauche defcomme suit : ∞. L?m?te à dro?te : lim x x 0x>x0f(x) =lsi8 >0;9" >0;8x2?tels que0< xx?< "alorsjf(x)lj< ;
et on note lim x x+0f(x) =l:
1 Un voisinage d'un pointx?2?est un intervalle ouvert qui contient ce point. ii belhaj 2011/10/20 16:16 page 4 #10 ii i ii i4 Chapitre 1. Les fonctions numériques d'une variable réelle2. Limite à gauche :
lim x x(xPreuve.Supposons que
lim x x(f(x) =letlimx!x(f(x) =l0avecl?=l0:Ainsi,? >0;? >0;?x?Rtels que|x-x0|< alors|f(x)-l|< et0>0;?0>0;?x?Rtels que|x-x0|< 0alors|f(x)-l0|< 0:On a
<+|f(x)-l0||{z}0:Alors,|l-l0|< +0|{z}
00: Pour00<<2, on peut écrire|l-l0|< 00. Donc,l=l0:Ce qui est absurde.? ∞.∞.∞ O⎷érat?o\s sur les l?m?tesSupposons quelimx!x
(f(x) =l1etlimx!x (g(x) =l2et soit?R, alors on a :1.limx!x((f+g)(x) =l1+l2
2.limx!x
((f×g)(x) =l1×l23.limx!x
(|f(x)|=|l1|4.limx!x((f)(x) =l1
5.limx!x(
fg x ) =l)l2;(l2?= 0)
6. Sif≥gau voisinage dex0alorsl1≥l2:
Exem⎷le ∞.∞.∞Vérier que
lim x !)2 4 x2-12x-1= 2:
En eet, il sut de simplier :
4 x212x1 =(2x1)(2x+1)2x1 = 2 x+ 1: ∞.∞.? Formes ?\déterm?\ées Les quatres formes indéterminées les plus connues sont : 00 ;∞1 ;∞ - ∞;0× ∞: D'autres formes indéterminées seront exposées dans le chapitre suivant.Négligeable.
ii belhaj 2011/10/20 16:16 page 5 #11 ii i ii i1.2 Fonctions continues5Exemple 1.1.2Trouver que
lim x1rx+qx+pxpx=12
En eet, multipliant
qx+px+pxpxpar son conjugué. On a rx+qx+pxpx= qx+px+pxpx qx+px+px+px q x+px+px+px x+px+pxxq x+px+px+px =px+pxq x+px+px+pxEnsuite, mettant
pxen facteur : rx+qx+pxpx=pxquotesdbs_dbs45.pdfusesText_45[PDF] algebre trigonometrie niveau bac PDF Cours,Exercices ,Examens
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