Analyse 1
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 :
R est antisymétrique :
∀ x, y ℝ ; (x R y et y R x) ⇒ (x = y)
R est reflexive :
∀ x ∈ ℝ ; x R x
- 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 ?
- (Antisymétrique) ∀ x, y ℝ ; (x ≥ y AND y ≥ x) ⇒ x = y is true
- (Réflexive) ∀ x, y ℝ ; x ≥ x is true
- (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) :
- A ∪ B est borné
- A ∩ B est borné
- Sup(A ∪ B)= Max(sup A, sup B)
- Inf(A ∩ B)= Min(inf A, inf B)
- Sup(A ∩ B)= Min(sup A, sup B) Le plus petit des Supérieur de A et B
- 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
- (Un) ou (Un)n ∈ ℝ : une suite
- Un : terme général
Définition N°2 :
On peut définir une suite â partir d’une relation de récurrence entre deux termes successifs et le premier terme.
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 *}
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}
Ensemble D :
D = {1 - 1/n , n ∈ ℕ*}
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
Exo 2 :
Ensemble B :
B = { x ∈ ℝ , 1/2 < sin x <√3/2} ;
Ensemble D :
D = {x ∈ ℝ , e^x < 1/2}
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
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 :
- Un est une suite convergente alors Un est bornee
- Un est une suite convergente lim Un n—> +∞ = l ⇔ lim |Un| n—> +∞ = |l|
- Un est une suite majoree et croissante ⇒ Un converge
- Un est une suite minoree et decroissante ⇒ Un converge
- Soient (Un) et (Vn) deux suites convergentes, alors
- Un + Vn est convergente
- Un * Vn est convergente
- ∀λ ∈ ℝ , (λUn) converge
- 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:
- (Un) est croissante et (Vn) est décroissante
- Un ≤ Vn
- 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:
- Si (Un) converge ⇒ ∀ n ∈ ℕ , U(ϕ(n)) converge aussi.
- Mais le contraire n’es pas toujours vrais.
- 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 :
- 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