#+title: Analyse 1
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* Contenu de la Matiére
** Chapitre 1 : Quelque propriétés de ℝ
- Structure algébrique de ℝ
- L'ordre dans ℝ
- Majorant, minorant, borne superieure, borne inférieure

** Chapitre 2 : Les suites numériques réelles
- Définition : convergence, opérations sur les suites convergentes
- Theoréme de convergence, Theoréme de ___ suites, sans suites, extension au limites infinies
- Suites de cauchy, suites adjacentes et suites récurentes

** Chapitre 3 : Limites et continuité des fonctions réelles d'une variable réelle
- Les limites : définition, opérations sur les limites, les formes inditerminées
- La continuité : définition, Theorémes fondamentaux
- La continuité informe les fonctions Lepchitziennes

** Chapitre 4 : La dérivabilité et son interprétation géometrique
- Opérations sur les fonctions dérivales, Theoréme de Rolle, Theoréme des accroissements finis, régle de L'Hopital et formule de Taylor

** Chapitre 5 : Les fonctions trigonométriques réciproques, fonctions hypérboliques réciproques
- Comparaison asymptotique
- Symbole de lamdau (lambda ?), et notions des fonctions équivalentes
- Développements limites polynominaux (D.L) et opérations sur les D.L
- Généralisations des D.L
- Application au calcul de limite et l'étude des branches infinies


* Premier cours : Quelque propriétés de ℝ /Sep 26/ :

** La loi de composition interne dans E :
@ : E x E ---> E
    (x,y) ---> x @ y

@ est une lois de composition interne seulement si :

*∀ x,y ε E*


*** *Example : Addition*
Est ce que l'addition (+) est L.C.I dans ℕ  ?

ℕ x ℕ ---> ℕ

(x,y) ---> x + y ? /En gros : Pour que l'addition soit une L.C.I dans ℕ, il faut que: quand on additionne *n'importe quel* chiffre x et y de N, il faut que le résultat appertiens aussi a ℕ/

∀ x,y ∈ ℕ , x + y ∈ ℕ /En gros: Pour TOUTE valeur de x et y appartenant a ℕ, leur somme est toujours dans ℕ/

Donc : + est L.C.I dans ℕ

*** *Example : soustraction*
Est ce que la soustraction (-) est L.C.I dans ℕ?

ℕ x ℕ ---> ℕ

(x,y) ---> x - y ?


∃ x , y ∈ ℕ , x - y ∉ ℕ /En gros: il existe au moins une valeur de x et y dans ℕ tel que leur différence n'est *PAS* dans ℕ . tel que : si x est 5, et y c'est 9. Leur différence est -4, qui appartiens pas a ℕ/

** La loi de composition externe dans E :

@ est L.C.E dans E, K est un corps

K x E ---> E

(a,x) ---> a @ x

∀ (a , x) ∈ K x E , a @ x ∈ E

** Groupes :
/Soit E un ensemble, soit @ une L.C.I dans E/

(E, @) est un groupe Si :

*** Il contiens un élement neutre

∀ x ∈ E ; ∃ e ∈ E

x @ e = e @ x = x

On appelle *e* élement neutre

/Ex: (ℕ,+) accepte un élement neutre, qui est 0, parceque x + 0 = 0 + x = x....cependent (ℕ,+) n'est pas un groupe. La raison est dans la prochaine condition/

*** Il contiens un élément symétrique

∀ x ∈ E ; ∃ x' ∈ E ; x @ x' = x' @ x = e

On appelle *x'* élèment symétrique

/Dans l'example en haut, on remarque qu'il n'y ya pas de chiffre x' pour chaque chiffre x, qui est, l'hors de leur addition est egal a e (0), tout simplement car:/

/x + x' = e ; x + x' = 0 ; x = -x'/

*Or, Dans ℕ, on a pas de nombres négatifs*

*** @ est cummutative :

∀ (x , x') ∈ E x E ; x @ x' = x' @ x

/L'addition est cummutative, la soustraction ne l'es pas. 5 + 3 ou 3 + 5 est pareil, mais 5 - 3 et 3 - 5 sont différents/

** Anneaux :
Soit E un ensemble, (E , @ , !) est un anneau si :
*** (E ; @) est un groupe cummutatif
*** ! est une loi associative :
∀ x , y , z ∈ E

(x ! y) ! z = x ! (y ! z)
*** Distribution de ! par rapport à @ :
∀ x , y , z ∈ E

(x @ y) ! z = ( x ! z ) @ ( y ! z )
*** L'existance d'un élèment neutre de ! :

∀ x ∈ E , ∃ e ∈ E , x ! e = e ! x = x

*** ! est cummutative :

∀ x , y ∈ E , x ! y = y ! x

** Corps :
(E , @ , !) est un corps si les 5 conditions en haut sont vérifiées + cette condition :

*** La symétrie :

∀ x ∈ E ; ∃ x' ∈ E , x ! x' = x' ! x = e

x' est l'élément symétrique de x par rapport à !
(sauf élément neutre première lois )


** Exercice : (ℝ, +, x) corps ou pas ?
*** Est-ce un Anneau ?
- (ℝ, +) est un groupe commutatif
- x est une loi associative : (a x b) x c = a x (b x c)
- On peut distribuer x par rapport a + : (a + b) x c = (a x c) + (b x c)
- Il existe un élément neutre de x which is 1 : a x 1 = 1 x a = a
- La multiplication est commutative : a x b = b x a

Oui c'est un anneau
*** Est-ce un corps ?
- Oui : ∀ x ∈ ℝ\{e} ; x * x' = 1


* 2nd cours :L'ordre dans ℝ, Majorant, minorant, borne superieure, borne inférieure /Oct 3/ :
** L'ordre dans ℝ
(ℝ, +, x) est un corps, Soit R une relation d'ordre dans ℝ si :

1. R est antisymétrique :

   ∀ x, y ℝ  ; (x R y et y R x) ⇒ (x = y)

2. R est reflexive :

  ∀ x ∈ ℝ ; x R x

3. R est transitive :
  ∀ x, y, z ∈ ℝ , (x R y and y R z) ⇒ x R z

*** Exemples :
**** Exemple numéro 1:
(ℝ , +, x) est un corps. Est ce la relation < est une relation d'ordre dans ℝ ?


Non, pourquoi ? parce que elle est pas réflexive : ∀ x ∈ ℝ, x < x **is obviously false**
**** Exemple numéro 2:
(ℝ , +, x) est un corps. Est ce la relation ≥ est une relation d'ordre dans ℝ ?

1. (Antisymétrique) ∀ x, y ℝ ; (x ≥ y AND y ≥ x) ⇒ x = y  is true
2. (Réflexive) ∀ x, y ℝ ; x ≥ x is true
3. (Transitive) ∀ x, y, z ℝ ; (x ≥ y AND y ≥ z) ⇒ x ≥ z is also true

** Majorant, minorant, borne supérieure, borne inférieure
*** Majorant:
Soit E un sous-ensemble de ℝ (E ⊆ ℝ)


Soit a ∈ ℝ, a est un majorant de E Si :∀ x ∈ E , x ≤ a

*** Minorant:
Soit E un sous-ensemble de ℝ (E ⊆ ℝ)


Soit b ∈ ℝ, b est un minorant de E Si :∀ x ∈ E , x ≥ b


*** Borne supérieure:
La borne supérieure est le plus petit des majorants /Sup(E) = Borne supérieure/

*** Borne inférieure:
La borne inférieure est le plus grand des minorant /Inf (E) = Borne inférieure/

*** Maximum :
E ⊆ ℝ, a est un maximum de E (Max(E)) Si : a ∈ E ; ∀x ∈ E, x ≤ a.
*** Minimum :
E ⊆ ℝ, b est un minimum de E (Min(E)) Si : b ∈ E ; ∀x ∈ E, x ≥ b.

*** Remarques :
A et B deux ensembles bornés (Minoré et Majoré) :
1. A ∪ B est borné
2. A ∩ B est borné
3. Sup(A ∪ B)= Max(sup A, sup B)
4. Inf (A ∩ B)= Min(inf A, inf B)
5. Sup(A ∩ B)= Min(sup A, sup B) /Le plus petit des Supérieur de A et B/
6. Inf (A ∩ B)= Max(inf A, inf B) /Le plus grand des inférieur de A et B/

* 3rd cours :Les suites numériques /Oct 5/ :
*** Définition :
Soit (Un)n ∈ ℕ une suite numérique , (Un)n est une application de ℕ dans ℝ:


ℕ ----> ℝ


n ----> U(n) = Un

1. (Un) ou (Un)n ∈ ℝ : une suite
2. Un : terme général

***** Exemple :
U : ℕ* ----> ℝ


    n  ----> 1/n


    (Un) est une suite définit par Un = 1/n

*** Définition N°2 :
On peut définir une suite â partir d'une relation de récurrence entre deux termes successifs et le premier terme.
***** Exemple :
U(n+1) = Un /2


U(1)= 1
** Opérations sur les suites :
*** La somme :
Soient (Un) et (Vn) deux suites, la somme de (Un) et (Vn) est une suite de terme général Un + Vn
*** Le produit :
Soient (Un)n et (Vn)n deux suites alors (Un) x (Vn) est une autre suite de terme général Un x Vn
*** Inverse d'une suite :
Soit Un une suite de terme général Un alors l'inverse de (Un) est une autre suite (Vn) = 1/(Un) de terme général de Vn = 1/Un
*** Produit d'une suite par un scalaire :
Soit (Un) une suite de T.G Un


∀ λ ∈ ℝ , λ(Un) n ∈ ℕ est une suite de T.G Vn= λUn

** Suite bornée :
Une suite (Un) est bornée si (Un) majorée et minorée
** Suite majorée :
Soit (Un) une suite


U : (Un) est majorée par M ∈ ℝ ; ∀ n ∈ ℕ ; ∃ M ∈ ℝ , Un ≤ M

** Suite minorée :
Soit (Un) une suite


U : (Un) est minorée par M ∈ ℝ ; ∀ n ∈ ℕ ; ∃ M ∈ ℝ , Un ≥ M

** Suites monotones :
*** Les suites croissantes :
Soit (Un)n est une suite


(Un) est croissante si : ∀ n ∈ ℕ ;  U(n+1) - Un ≥ 0  ⇔ Un+1 ≥ Un

*** Les suites décroissantes :
Soit (Un)n est une suite


(Un) est décroissante si : ∀ n ∈ ℕ ;  U(n+1) - Un ≤ 0  ⇔ Un+1 ≤ Un


* Série TD N°1 : /Oct 6/
** Exo 1 :
*** Ensemble A :

A = {-1/n , n ∈ ℕ *}

**** Borne inférieure
∀ n ∈  ℕ*  , -1/n ≥ -1 . -1 est la borne inférieure de l'ensemble A

**** Minimum :
∀ n ∈  ℕ*  , -1/n ≥ -1 . -1 est le Minimum de l'ensemble A

**** Borne supérieure :
∀ n ∈  ℕ*  , -1/n ≤ 0 . 0 est la borne supérieure de l'ensemble A
**** Maximum :
L'ensemble A n'as pas de maximum
*** Ensemble B :
B = [-1 , 3[ ∩ ℚ
**** Borne inférieure :
Inf (B) = Max(inf ([-1 , 3[) , inf (ℚ))


Puisse que ℚ n'as pas de Borne inférieure, donc par convention c'est  *-∞*,


*Inf (B) = -1*

**** Borne supérieure :
Sup(B) = Min(sup([-1 ,3[) , sup(ℚ))


Puisse que ℚ n'as pas de Borne supérieure, donc par convention c'est  *+∞*,


*Sup(B) = 3*

**** Minimum :
*Min(B) = -1*

**** Maximum :
L'ensemble B n'as pas de Maximum
*** Ensemble C :
C = {3n ,n ∈ ℕ}

**** Borne inférieure :
Inf (C) = 0

**** Borne supérieure :
Sup(C) = +∞
**** Minimum :
Min(C) = 0
**** Maximum :
L'ensemble C n'as pas de Maximum

*** Ensemble D :
D = {1 - 1/n , n ∈ ℕ*}
**** Borne inférieure :
Inf (D)= 0
**** Borne supérieure :
Sup(D)= 1
**** Minimum :
Min(D)= 0
**** Maximum :
L'ensemble D n'as pas de Maximum

*** Ensemble E :
E = { [2n + (-1)^n]/ n + 1 , n ∈ ℕ }


*Les valeurs que E peut prendre sont : "(2n + 1)/(n+1)" Si n est pair, et "(2n - 1)/(n+1)" si n est impair*


*On définit un ensemble F et G : F = { (2n + 1)/ (n+1) , n ∈ 2k},  G = { (2n - 1)/(n+1), n ∈ 2k+1}*


*Donc E = F ∪ G*

**** Borne inférieure :
Inf (E) = Min(inf (F), inf (G))


Inf (F) = 1 ; Inf (G) = -1


*Inf (E)= -1*

**** Borne supérieure :
Sup(E) = Max(sup(F), sup(G))


sup(F) = +∞ ; sup(G) = +∞


*Sup(E)= +∞*
**** Minimum :
Min(E)= -1
**** Maximum :
E n'as pas de maximum
** Exo 2 :
*** Ensemble A :
A = {x ∈ ℝ , 0 < x <√3}

**** Borné
*Oui*, Inf (A)= 0 ; Sup(A)=√3
*** Ensemble B :
B = { x ∈ ℝ , 1/2 < sin x <√3/2} ;
**** Borné
*∀ x ∈ B, sin x > 1/2 ∴ Inf (B)= 1/2*


*∀ x ∈ B, sin x < √3/2 ∴ Sup(B)= √3/2*
*** Ensemble C :
C = {x ∈  ℝ , x³ > 3}
**** Minoré
*∀ x ∈ C, x³ > 3 ∴ Inf (C)= 3*
*** Ensemble D :
D = {x ∈ ℝ , e^x < 1/2}
**** Borné
*∀ x ∈ C, e^x > 0 ∴ Inf (C)= 0*


*∀ x ∈ C, e^x < 1/2 ∴ Sup(C)= 1/2*
*** Ensemble E :
E = {x ∈ ℝ , ∃ p ∈ ℕ* : x = √2/p}
**** Majoré
p = √2/x . Donc : *Sup(E)=1*
** Exo 3 :
U0 = 3/2 ; U(n+1) = (Un - 1)² + 1
*** Question 1 :
Montrer que : ∀ n ∈ ℕ , 1 < Un < 2 .


*(Un - 1)² ≥ 0 /Parce que c'est un carré/*


*(Un - 1)² + 1 > 1* ; *U(n+1) ≥ 1*


**** Raisonnement par récurrence :
P(n) : ∀ n ∈ ℕ ; 1 < Un < 2


P(0) est vraie : 1 < 3/2 < 2


On suppose que P(n) est vraie et on vérifie P(n+1) pour une contradiction


1< Un < 2 ; 0 < Un - 1 < 1 ; 0 < (Un - 1)² < 1 ; 1 < (Un - 1)² + 1< 2 ; *1 < U(n+1) < 2* Donc elle est correcte

*** Question 2 :
Montrer que (Un)n est strictement monotone :


*U(n+1) - Un = (Un - 1)² + 1 - Un* ; *U(n+1) - Un = Un² + 1 - 2Un + 1 - Un* ; *U(n+1) - Un = Un² - 3Un + 2*


On étudie *Un² - 3Un + 2* sur l'intervalle ]1, 2[ : Un² - 3Un + 2 = 0 est une équation du 2nd ordre, *Δ = 1* , elle accepte deux solutions : Un = 1 et Un = 2


On déduit que *Un² - 3Un + 2* est négatif sur [1 , 2] et positif en dehors, donc *∀ 1 < Un < 2 , Un² - 3Un + 2 < 0* ; *∀ 1 < Un < 2 , U(n+1) - Un < 0* ; *∀ 1 < Un < 2 , U(n+1) < Un* Donc (Un)n est une suite strictement monotonne décroissante
* 4th cours (Suite) : /Oct 10/
** Les suites convergentes
Soit (Un)n est une suite convergente si lim Un n--> +∞ = l
*** Remarque :
1. Un est une suite convergente alors Un est bornee
2. Un est une suite convergente  lim Un n---> +∞ = l ⇔ lim |Un| n---> +∞ = |l|
3. Un est une suite majoree et croissante ⇒ Un converge
4. Un est une suite minoree et decroissante ⇒ Un converge
5. Soient (Un) et (Vn) deux suites convergentes, alors
   a. Un + Vn est convergente
   b. Un * Vn est convergente
   c. ∀λ ∈ ℝ , (λUn) converge
6. Soit Un est une suite bornee et soit Vn une suite. lim Vn n->+∞ = 0 Alors lim Vn * Un n-> +∞ = 0
** Theoreme d'encadrement
Soient Un Vn et Wn trois suites ∀n ∈ ℕ, Un ≤ Vn ≤ Wn . et lim Un n->∞ = lim Wn n-> +∞  = l ⇒ lim Vn n-> +∞ = l
** Suites arithmetiques
Un est une suite arithmetique si : U(n+1) = Un + r ; r etant la raison de la suite
*** Forme general
*Un = U0 + nr* ; *Un = Up + (n - p)r*
*** Somme des n premiers termes
Un est une suite arithmetique, Sn = [(U0 + Un)(n + 1)]/2


Sn = (n, k = 0)ΣUk est une somme partielle et lim Sn n->+∞ = k≥0ΣUk est une serie
** Suites géométriques
*** Forme general
*Un = U0 x r^n*
*** Somme des n premiers termes
n ∈ ℕ\{1} Sn = U0 (1 - r^(n+1))/1-r
* 5th cours (suite) : /Oct 12/
** Suites adjacentes:
Soient (Un) et (Vn) deux suites, elles sont adjacentes si:
1. (Un) est croissante et (Vn) est décroissante
2. Un ≤ Vn
3. lim (Un - Vn) n->+∞ = 0
** Suites extraites (sous-suites):
Soit (Un) une suite: ;U: ℕ ----> ℝ ;   n ----> Un ;ϕ: ℕ ----> ℕ ;   n ----> ϕn ;(U(ϕ(n))) est appelée une sous suite de (Un) ou bien une suite extraite.
*** Remarques:
a. Si (Un) converge ⇒ ∀ n ∈ ℕ , U(ϕ(n)) converge aussi.
b. Mais le contraire n'es pas toujours vrais.
c. U(2n) et U(2n+1) convergent vers la même limite (l), alors Un aussi converge vers l
** Suites de Cauchy:
(Un) n ∈ ℕ est une suite de Cauchy Si ; ;∀ ε > 0 , ∃ N ∈ ℕ ; ∀ n > m > N ; |Un - Um| < ε
*** Remarque :
1. Toute suite convergente est une suite de Cauchy et toute suite Cauchy est une suite convergente
** Théorème de Bolzano Weirstrass:
On peut extraire une sous suite convergente de toute suite bornée
* Chapitre 3 : Les limites et la continuité /Nov 14/
** Fonction réelle à variable réelle :
Soit  f : I --> ℝ , I ⊂= ℝ
         x --> f (x)
*** L'ensemble de départ :
L'ensemble de définition (Df)
**** Propriétés:
Soit f et g deux fonctions :
f : I --> ℝ
    x --> f (x)

g : I --> ℝ
    x --> g(x)
***** 1) f+g
(g+f): I --> ℝ
       x --> (f+g)(x) = f (x) + g(x)
***** 2) λf
∀λ ∈ ℝ : λf : I --> ℝ
              x --> (λf)(x) = λf (x)
***** 3) f*g
(f*g): I --> ℝ
       x --> (f*g)(x) = f (x) x g(x)
***** 4) f/g
f/g :  I --> ℝ
       x --> f (x)/g(x) , g(x) ≠ 0
*** Les Limites :
f : I --> ℝ
   x --> f (x)
   x_{0} ∈ I ; x_{0} extrémité de l'intervalle.

   Lim_{x --> x_{0}} f (x) est a Limite de f (x) quand x tend vers x_{0}
**** Lim_{x --> x_{0}} f (x) = l
=> |x - x_{0}| < ẟ , |f (x) - l| < ε

*** La continuité :
Soit f : I --> ℝ         I = Df
        x --> f (x)      x_{0} ∈ I
f est continue en x_{0} ⇔ Lim_{x --> x_{0}} f (x) = f (x_{0})
∀ε > 0 , ∃ẟ > 0 , |x - x_{0}| < ẟ ⇒ |f (x) - f (x_{0})| < ε
*** Prolongement par continuité :
Soit f : I/ {x_{0}} --> ℝ
        x --> f (x)

Si lim_{x --> x_{0}} f (x) = l Alors f est prolongéable par continuité en x_{0}

On défini :
f~ = f (x) si x ≠ x_{0}
ET
l si x = x_{0}
           f~ : I --> ℝ
                x --> f (x)
*** Théorème des valeurs intermédiaires :
f : [a,b] --> ℝ
Si f est continue sur [a,b]
Alors ∀y ∈ f ([a,b]) ⇒ ∃x ∈ [a,b] ; y = f (x)

1. Si f est continue sur [a,b]
2. Si f (a) * f (b) < 0
Donc ∃ c ∈ ]a,b[ , f (c) = 0
*** Fonction croissante :
f : I --> J
    f est croissante si ∀ x_{1},x_{2} ∈ I
        x_{1} < x_{2} ⇒ f (x_{1}) ≤ f (x_{2})

    f est strictement croissante si ∀ x_{1},x_{2} ∈ I
        x_{1} < x_{2} ⇒ f (x_{1}) < f (x_{2})

Si f est croissante ou décroissante, alors elle est bornée.
*** Injection = Strictement monotonne :
f : I --> J
f est injective si ∀ x_{1},x_{2} ∈ I , f (x_{1}) = f (x_{2}) ⇒ x_{1} = x_{2}
*** Surjection = Continuité :
f est surjective si ∀ y ∈ J, ∃ x ∈ I , y = f (x)
*** Bijection :
Si f est injective et surjective, alors f est bijective
f est bijective donc elle admet une bijection réciproque
*** Théorème de bijection :
Si f est continue et strictement monotone alors elle est bijective.
f admet une bijection réciproque f{-1}.
f{-1} a le même sens de variation que f.