Integral de Riemann sommes de Darboux v5 - Ge
D’où l’unicité de l’intégrale en cas d’existence Illustrations A, B et C IA Exemple d’une fonction en escalier (et d’une division de l’intervalle [a,b]) IB Approximation de l’intégrale de f par une somme minorante IC Approximation de l’intégrale de f par une somme majorante ƒ ab ƒ ab Définition
Cours de Mathématiques 2 première partie : Analyse 2
FIG 1 – Somme de Darboux inférieure (hachurée) et supérieure (hachuré plus blanc) de f(x) pour une subdivision équidistante d’ordre 4 de [a,b] Exercice 1 1 5 Montrer qu’en ajoutant un point x
ThéorèmedeDarboux - Claude Bernard University Lyon 1
Les images de l'intervalle [a;b] par les applications ’ et ˆ sont donc deux intervalles qui contiennent respectivement f 0 ( a ) et f 0 ( b ) etquisecoupentpuisqu'ilscontiennenttouslesdeux f ( b ) ¡f ( a )
Exo7 - Exercices de mathématiques
On appelle somme de Riemann inférieure relativement à s la quantité : Ss f:= å n k=1 m k (a k a k 1): De même, la somme supérieure de Riemann de f relativement à s est égale à Ss f:=å n k=1 M k(a a 1): La somme inférieure de Riemann de f est définie par : S f =sups S s f La somme supérieure de Riemann de f est définie par : S f
Intégrale de Riemann - Université Paris-Saclay
6 François DE MARÇAY, Département de Mathématiques d’Orsay, Université Paris-Sud sont associées premièrement la somme de Darboux inférieurerelativement à la subdivision: (f) := Xn k=1 xk xk 1 inf xk 16x6xk f(x) = Xn k=1 jIkjinf x2Ik f; a x1 x2 x3 xn 2 xn 1 b et deuxièmement la somme de Darboux supérieure: (f) := Xn k=1 xk xk 1 sup
Intégration - Licence de mathématiques Lyon 1
Est une somme de Riemann associe à sur 2 ∑ 2 2 =1 Est une somme de Riemann associe à sur 3 ∑ 2 2 =1 Est une somme de Riemann associe à sur 4 ∑ 4 2 =1 Est une somme de Riemann associe à sur Allez à : Correction exercice 1 Exercice 2 Répondre par vrai ou faux en justifiant votre réponse
Chapitre24 SOMMESDERIEMANN Enoncédesexercices
De plus x2−2xcost+1= 0⇐⇒ x=cost sin2t=0 ⇐⇒ x=±1 t=0(π) ce qui est exclus par hypothèse On en déduit que la fonction ln x2−2xcost+1 est définie et continue sur [0,2π] Ainsi Df=R {−1,1} 2 On a Xn−1= n−1 k=0 X−e 2ikπ n 3 Calculer f(x)à l’aide de ses sommes de Riemann La somme de Riemann à gauche de fest S n
Exo7 - Exercices de mathématiques
Il faut se souvenir de ce que vaut la somme des n premiers entiers, la somme des carrés des n premiers entiers et la somme d’une suite géométrique La formule générale pour les sommes de Riemann est que R b a f(x)dx est la limite (quand n+¥) de S n = b a n n 1 å k=0 f a+k b a n : Indication pourl’exercice3 N 1 Revenir à la
Examples of Riemann Integration from the first principles
EXERCISE 2 Evaluate ∫ cosx dx π 2 0 from the first principles (III) L’hospital Rule More difficult problems employ the use of L’hospital rule or other properties on limit
« PETIT » BESTIAIRE D’EXERCICES DE MATHÉMATIQUES AVEC LEUR
« petit » bestiaire d’exercices de mathÉmatiques avec leur corrigÉ, À l’usage de l’oral voire de l’Écrit de certains concours (agrÉgation externe,
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" PETIT » BESTIAIRE D"EXERCICES DE
MATHÉMATIQUES AVEC LEUR
CORRIGÉ, À L"USAGE DE L"ORAL
VOIRE DE L"ÉCRIT DE CERTAINS
CONCOURS (AGRÉGATION EXTERNE,
INTERNE & CAPES)
Version du 7 mars 2008
PATRICE LASSÈRE
UNIVERSITÉ PAUL SABATIER
Laboratoire de Mathématiques Émile Picard, UMR CNRS 5580,31062, TOULOUSE Cedex 4, FRANCE. lassere@picard.ups-tlse.fr
jMODE D"EMPLOIjTable des matières
partie 1.ALGÈBRE LINÉAIRE ET MULTININÉAIRE11Chapitre 1.ALGÈBRE LINÉAIRE13
DansMn(C), tout hyperplan rencontreGLn(C). ....................................13 Dimension, bases et applications linéaires ..........................................14 Matrices et réduction ...............................................................14 Une équation matricielle dansM2(C)...............................................15 Histoire de matrices nilpotentes ....................................................15 Autour du commutant .............................................................15 Réduction des endomorphismes ....................................................17 Encore deux démonstration de Cayley-Hamilton ....................................18 Étude deM3(R)?B?→AB........................................................20 A5+A3+A= 3IddansMd(C).....................................................20
Polynôme minimal et dimension du noyau ..........................................20 Étude de?:A?Mn(R)?-→?(A) =-A+tr(A)In.................................21 Espaces vectoriels, dimension, réduction des endomorphismes .......................22 Rayon spectral et décomposition de Dunford........................................22 Matrices nilpotentes ................................................................23 Matrice, comatrice et rang..........................................................23Séries entières, algèbre linéaire .....................................................24
Matrices semblables, polynômes.....................................................24 Réduction des endomorphismes .....................................................25 Réduction des endomorphismes .....................................................25 Groupes, réduction des endomorphismes ............................................26 Inégalité, matrices, déterminant ....................................................26 Un théorème de Kronecker .........................................................27 Le commutant dansM2(K)........................................................29 Points isolés des solutions de l"équationX2=IndansMn(R).......................30 Sur l"équationsin(A) =B..........................................................31 Quelques propriétés topologiques deOn(R)etUn(C)...............................32 DansMn(R):AB+A+B= 0 =?AB=BA.................................32 Dual deMn(C), tout hyperplan deMn(C)rencontreGLn(C).......................32 Caractérisation des matrices nilpotentes par la trace ................................34 Sur l"équationAp=IndansMn(Z). ................................................36 Calcul deexp(A)oùA= ((exp(2iπ(k+l)/5)))k,l?M5(C). .........................36 Matrices entières inversibles ........................................................37 i Sur l"équationS=X2dansMn(C)avecSsymétrique etXantisymétrique. ........37 Chapitre 2. ALGÈBRE BILINÉAIRE ET HERMITIENNE39 Sur l"équationS=X2dansMn(C)avecSsymétrique etXantisymétrique. ........39 Convexité, matrice symétrique, calcul d"intégrale ...................................40 Matrices symétriques ...............................................................40 Espaces euclidiens et projection orthogonale ........................................41 Une matrice symétrique non diagonalisable .........................................42 Produit scalaire, continuité, topologie ..............................................43 Autour de la trace .................................................................43 Bases orthormées ..................................................................43 Toute matrice carrée réelle est produit de deux matrices symétriques réelles ........44 Sur l"équationdet(In-xA-yB) = det(In-xA)det(In-yB),?x,y?R. .......46 partie 2. POLYNÔMES49 Sur les polynômes de la formeP=QP??avec deg(Q) = 2...........................50 Trois exercices sur les polynômes ...................................................50 Polynômes harmoniques et homogènes en deux variables ............................52 Polynomes et fractions rationelles, approximation ..................................53 Polynômes, nombres premiers ......................................................54 Polynômes dansZ[X]..............................................................55 Polynômes trigonométriques : un théorème de Fejèr-Riesz...........................55 Autour du résultant de deux polynômes.............................................57 Le théorème de Gauss-Lucas........................................................58 Le théorème de Gauss-Lucas : nouvelle approche....................................59 Une inégalité autour des polynômes ................................................60 Nombre de racines réelles du2005-ième itéré deP(x) =x2-1.....................61 Racines deP(z)et de2zP?(z)-dP(z).............................................62 Un polynôme de degré6et un peu de géométrie ....................................63 Sur les racines multiples du polynôme dérivé .......................................64 partie 3. GÉOMÉTRIE65 Optimisation dans un triangle ......................................................66 Sur la longueur de l"intersection entre une parabole et un disque ....................66 Inégalités dans un triangle (1) ......................................................68 Inégalités dans un triangle (2) ......................................................69 Coniques : le théorème de Joachimsthal.............................................69 Heptadivision d"un triangle .........................................................70 Disposition denpoints sur une sphère .............................................73 Une suite associée à un polygône ...................................................73 Sur la longueur de l"ellipse .........................................................74 Même périmètre et même aire ......................................................75 Deux inégalités ....................................................................76 ii partie 4. COMBINATOIRE ET PROBABILITÉS79 Combinatoire : les nombres de Bell .................................................80 Un peu de dénombrement autour d"une série entière ................................81 Autour du " nombre de dérangements » ............................................82 Distance entre deux racines d"un polynôme .........................................85 Distribution de deux points sur un segment (1) .....................................85 " Probabilité » que deux entiers soient premiers entre-eux ..........................86 Nombre de matrices symétriques à coefficients dans{0,1}et série entières ..........89 Distribution aléatoire de deux points sur un segment ...............................89Dénombrement et séries entières/génératrices .......................................90
Groupes et probabilités ............................................................91 Dénombrement et algèbre linéaire...................................................91 Les dés sont pipés ..................................................................92 Avec un peu d"algèbre linéaire .....................................................94 Probabilité d"obtenir un multiple de cinq en jetantndés ...........................95 Combinatoire et matrices ..........................................................96 10 Dénombrement dans les groupes ....................................................97 partie 5. ANALYSE 199Chapitre 3. TOPOLOGIE101
Une famille totale dansl2(N).......................................................101 La somme de deux sous espaces fermés est-elle fermée? .............................102 Deux sous-espaces fermés dont la somme ne l"est pas ...............................102 Complémentaire d"un hyperplan dans un espace vectoriel normé.....................103 Normes, normes équivalentes .......................................................105 Démonstration des inégalités faibles de Kolmogorov via les normes équivalentes, formule de Taylor ..................................................................106 L"ensemblePdes nombres premiers est infini : preuve topologique .................107 Espace métrique et continuité ......................................................108 Normes surC0([0,1])..............................................................109 Autour des suites décroissantes de fermés ..........................................109 Continuité de l"opérateur de dérivation dansC∞(R)etR[X]........................111 Deux normes non équivalentes en dimension finie ...................................112 Topologie dansMn(R)etMn(C): propriétés deDnetD?n...........................112 Topologie dansMn(R): l"adhérence deDn(R)......................................114 Autour des sous-groupes deR......................................................115 Le théorème de Riesz dans un espace de Hilbert : c"est facile! .......................118 Connexité ..........................................................................118 Un opérateur borné sans adjoint ....................................................119 Topologie dansMn(C): commutant et bicommutant ...............................120 Topologie dansMn(C): autour des matrices nilpotentes ............................122 Topologie dansMn(C): les classes de conjugaison ..................................123 iii Espace de Banach ..................................................................125 Surjectivité universelle de l"ensemble de Cantor ....................................126 Sur les espaces de Baire ............................................................129 Un espace de BaireA?Rnon dénombrable et de mesure nulle ....................130 Baireries : sur les applicationsf:R2→Rséparément continues ..................130 Applications linéaires dans un espace vectoriel normé ...............................131 Sur la norme d"une forme linéaire ..................................................133 Applications linéaires continues et compacité .......................................133 Trois preuves du théorème d"approximation de Weierstrass trigonométrique .........134Chapitre 4. CONTINUITÉ137
Les algèbresC0([0,1],R)etC1([0,1],R)sont-elles isomorphes? .....................137 Automorphisme d"algèbre deC(Rd,R).............................................137 Sous-algèbres de dimension finie deC0(R,R).......................................138 Propriété des valeurs intermédiaires et monotonie impliquent la continuité ..........138 Baireries ...........................................................................139 L"équation fonctionnelle de Cauchyf(x+y) =f(x) +f(y).........................139 Les fonctions mid-convexes .........................................................141L"équation fonctionnellef(?x
2+y2) =f(x)f(y)dansC0(R). ......................142
Continuité et connexité : le théorème de Borsuk-Ulam...............................144 Continuité et composition ..........................................................144 Autour des valeurs intermédiaires...................................................145 Le théorème des valeurs intermédiaires..............................................146 Sur les points de discontinuité d"une bijectionf:R→R?+.........................147 Sur la continuité de l"application réciproque.........................................148 Sur la continuité de l"application réciproque, suite...................................148 Continuité, topologie ...............................................................149 Théorème du point fixe : quelques limites ...........................................150 Propriétés topologiques de l"ensemble des points de discontinuité d"une application .151 Une application discontinue surQ..................................................154 Continuité ordinaire et continuité au sens de Cesàro.................................155 Des petits " o » ....................................................................157L"équation fonctionnellef2(x) =?x
0(f2(t) +f?2(t))dt+ 2007. ......................157
Encore quelques équations fonctionnelles ...........................................158 Une inéquation fonctionnelle .......................................................159Chapitre 5. DÉRIVABILITÉ161
Existence d"un opérateur " à la dérivée de Dirac » surC0(R,R)....................161 Deux fonctionsf,gdérivables telles quef?g?ne soit pas une dérivéee ...............161 Dérivation .........................................................................162 Approche matricielle du théorème des accroissements finis...........................163 Comportement asymptotique du " point intermédiaire » dans la formule de Taylor-Lagrange ....................................................................164 Trois preuves du théorème de Darboux..............................................164 Sur le point d"inflexion..............................................................166 iv Rolle surR.........................................................................166 Dérivabilité et accroissements finis ..................................................166 Dérivabilité et accroissements finis ..................................................167 Toute application convexe et majorée surRest constante ...........................167 Régularité et existence de développement limité en un point.........................168Parité, dérivabilité et développement limité .........................................169
Convexité et Accroisements Finis ..................................................169 Zéros des dérivées d"une fonctionsC∞à support compact ..........................1700M1. .....................................172
Une série et une fonction ...........................................................172 Un fameux théorème d"Émile Borel ................................................173? n k=1(-1)k+1Cknkn= (-1)n+1n!....................................................175Chapitre 6. INTÉGRATION177
Irrationalité dee(1)................................................................177Calcul de l"intégrale de Gauss
0e-t2dt(1) ........................................178
Calcul de l"intégrale de Cauchy
0sin(t)t
dt(1) ......................................179Encore un calcul de l"intégrale de Cauchy
0sin(t)t
dt(2) ..........................181Toujours un calcul de l"intégrale de Cauchy
0sin(t)t
dt(3) .........................182Calcul de l"intégrale de Cauchy
0sin(t)t
dt(4) ......................................184Calcul de l"intégrale de Cauchy
0sin(t)t
dt(5) ......................................185Calcul de l"intégrale de Cauchy
0sin(t)t
dt(5), .....................................188Étude de la suite(un=n2
-?n Autour du théorème des moments de Hausdorff .....................................191Étude deIα=?+∞
0sin(t)t
αdt, Jα=?+∞
2sin(t)t
α+sin(t)dt&Sα=?
n≥1(-1)nnα+(-1)n, α?R.193
Une caractérisation de la fonction Gamma : le théorème de Bohr-Mollerup ..........195 Sommes de Riemann et formule de Taylor ..........................................196 Autour de l"inégalité de Jensen .....................................................198Limite en0,±∞de??b
a|f(t)|pdt?Étude de la suite(?∞
0nlog(1 +n-αfα(t))dt)n......................................201
Le lemme de Cantor ...............................................................202Étude dex?→?x2
Optimisation et convexité ..........................................................204L"inégalité de Hardy
?T0?x-1?x
0f2(x)dx.........................205
Une formule de Ramanujan et le d.s.e. de la fonction tangente ......................207 ?(1) =-γ.........................................................................210?R|tf(t)|2dt?
14R|f(t)|2dt?
14 .....................................212 Encore une petite inégalité .........................................................212 Nature d"une intégrale impropre ....................................................213 Une jolie intégrale.... ...............................................................214 Minore! ............................................................................214 Autour des sommes de Riemann ...................................................215 vCalcul de l"intégrale de Cauchy
0sin(t)t
dt(8) ....................................216Chapitre 7. SUITES ET SÉRIES219
Convergence de
na-3n, où|an-am|>1,?m?=n?N............................219 Convergence d"une série par sommation par paquets ................................220Divergence de la série
p?P1pSi(xj)j?R+et?
jxj=Aalors? Formule de Wallis et applications ..................................................223 Série non commutativement convergente ...........................................225 Suites numériques, calculs d"équivalents ............................................226 Irrationalité dee(2) ...............................................................227 Irrationalité dee(3)................................................................228 Irrationalité deπ2et donc deπ....................................................229 Suites, équivalents ..................................................................230 Divergence de la série harmonique, preuve record?..................................231 Divergence de la série harmonique (suite) ...........................................231 Suites et sous-suites ................................................................232Divergence de la série
n≥1sin 2(n)n Le critère de condensation de Cauchy...............................................233 Suites, continuité ...................................................................234 Sur le nombre d"éléments d"une suite récurrente ....................................234 Un exercice sur les séries numériques................................................235Calcul de
Divergence de la série
Calcul d"une somme de série .......................................................236 À propos du produit de Cauchy ....................................................237 e=?1/k!, une preuve élémentaire ................................................238Divergence " douce » de
k1/klog(k)log(log(k))par le TAF ......................239 Chapitre 8. SUITES ET SÉRIES DE FONCTIONS, SÉRIES ENTIÈRES ET DEFOURIER241
Étude d"une série de fonctions ......................................................241 Limite d"une suite via les séries entières ............................................242 Séries entières et convergence uniforme .............................................243 Convergence uniforme et convergence continue .....................................244Étude des séries de fonctions
n≥0tnf(t)et? approximation, convergence uniforme ...............................................249 Une caractérisation de la fonction sinus ............................................249 Approximations uniforme de la valeur absolue sur[-1,1]............................253 f(x) =?∞ m=0e-mcos(m2x)n"est pas développable en série entière ..................254Développement en série de Fourier def(x) =1+cos(x)4-2cos(x), série entière .................255
Inégalité de Bernstein via les séries de Fourier.......................................258 vi Une fonction continue non dérivable à l"origine mais développable en série de Fourier (1) .................................................................................260 Une fonction continue non dérivable à l"origine mais développable en série de Fourier (2) .................................................................................262 Une fonction continue dont la série de Fourier diverge à l"origine ...................265 Séries de Fourier, dérivation ........................................................268Séries entières, déterminant, systèmes linéaires .....................................269
Étude def(x) =?∞
Séries entières, comportement au bord ..............................................272 Séries de Fourier : histoires d"unicité ...............................................273 SON et SCV .......................................................................274 Fonction2π-périodique continue à coefficients de Fourier positifs ...................275? 1 0(?10f(x,y)dx)2dy+?1
0(?1 0? 10f(x,y)dxdy)2+?1
0? 10f(x,y)2dxdy276
Calcul de
0cos(cos(x))ch(sin(x))cos(nx)dx,n?N, via Fourier .....................277
Preuve du théorème des moments de Hausdorff par les séries de Fourier ............278? n k=0C2k+12n+2= 22n+1(2n+ 1)(2n+ 2)via les séries entières ..........................278Chapitre 9. CALCUL DIFFÉRENTIEL281
Calcul différentiel, extréma, fonctions harmoniques .................................281 Calcul différentiel, espaces vectoriels normés, polynômes ............................283 Extrémas en dimension plus grande que2: attention aux idées reçues! .............286 Théorème de d"Alembert-Gauss, topologie, calcul différentiel .......................288 Théorème de d"Alembert-Gauss, calcul différentiel, optimisation ....................290 Inversion locale et globale ..........................................................291 Déterminant et calcul différentiel ...................................................292 Matrices et calcul différentiel .......................................................293 Extrémas et convexité ..............................................................294Chapitre 10. ÉQUATIONS DIFFÉRENTIELLES297
Étude dey?=y(y-1).............................................................297 Étude dey?=y2sin2(y)............................................................298 Étude dexy?=x+y2..............................................................298 Étude dey?= exp(-xy)............................................................299 Domaine de définition des solutions maximales deX?(t) =X2(t)à valeurs dans M n(C). ............................................................................300Résolution de l"équationf(x) = 1-?x
L"équation fonctionnelle de d"Alembert2f(x)f(y) =f(x+y) +f(x-y)...........302 partie 6. ANALYSE 2305Chapitre 11. FONCTIONS HOLOMORPHES307
Baireries dansO(Ω)................................................................307 Le théorème de Rolle version holomorphe ...........................................309 Une preuve " presque holomorphe » du théorème de Cayley-Hamilton ..............310 vii Une fonction entière prenant des valeurs réelles sur deux droites sécantes ...........312 Une fonction entière non constante mais bornée sur toute droite passant par l"origine. 312SurO(Ω), les topologies de la convergence compacte etL1loccoïncident .............316 Une fonction entière universelle ....................................................317 L"équationf2+g2= 1dansO(C).................................................318 Comportement au voisinage d"un point singulier essentiel isolé et non isolé .........319