Fonction exponentielle

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mathelot
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fonction exponentielle

par mathelot » 25 Nov 2018, 23:18

bonsoir,
je me situe à un moment du cours (de TS) où le logarithme n'a pas été défini.
(on le définira plus tard comme la fonction réciproque de l'exponentielle)

on veut définir la fonction exponentielle par



comment démontrer que cette suite de fonctions converge.
Comment cette suite converge uniformément sur tout intervalle [0;X] ?

Comment la suite des dérivées converge vers la dérivée de la limite ?

Merci d'avance pour vos réponses.



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mathelot
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Re: fonction exponentielle

par mathelot » 26 Nov 2018, 11:00

up

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Ben314
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Re: fonction exponentielle

par Ben314 » 26 Nov 2018, 12:23

Salut,
J'ai pas trop le temps tout de suite de détailler, mais sauf erreur, c'est un exo. assez classique :
- On commence par se limiter à un x>0 fixé et on montre la convergence par monotonie.
- On étend aux négatifs en montrant que f(-x)=1/f(x).
- Et concernant la dérivation, il me semble me rapeller qu'on peut arriver au résultat via un ou deux encadrement "un peu subtils" qui permettent de passer sous silence la notion de convergence uniforme (évidement c'est bien de ça qu'il s'agit, mais on peut s'en sortir sans utiliser la notion elle même et/ou les propriétés qu'elle a).

Si j'ai un peu de temps (ce soir par exemple), je regarderais plus en détail comment présenter le truc "niveau Lycée sans log ni exp" (au niveau des prérequis)
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aviateur
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Re: fonction exponentielle

par aviateur » 26 Nov 2018, 13:06

Bonjour
Je viens de regarder l'exo.
Voilà ce que je propose (à vérifier car je n'ai pas tout écrit mais je crois que ça marche):
D'abord on suppose et fixé.
1.
On montre que la suite est croissante (calculer et développer avec la formule du binôme. )

Ensuite mq est majorée (par ) d'où la convergence simple sur de la suite vers f (f(x)=e^x)

2. Pour la CVU sur [0,X]. On applique le théorème de Dini ( à condition d'avoir montré la continuité de f)

3. Continuité de f: Avec le th des accroissements finis on a

(la constante ne dépend que de X : prendre |h|<1 et X=x+1 , cste =e^X )

|f(x+h)-f(x)|\leq |f(x+h)-f_{n}(x+h)|+|f(x)-f_{n}(x)|+ cste |h|
On choisit h tel que et ensuite n assez grand pour


4. Pour la dérivabilité c'est la question la plus simple il suffit d'appliquer le th de dérivabilité des suites de fonctions.

5. Pour u<0. On pose u=-x et on a

Pour n assez grand . Et alors Avec ça on montre alors que f_n(x)*f_n(-x) tend vers 1.

La suite converge donc vers

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Ben314
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Re: fonction exponentielle

par Ben314 » 26 Nov 2018, 13:23

(0) Tu commence par montrer (par récurrence ou autrement) que .

(1) La croissance :
Pour fixé et tout , on pose .
Le fait que équivaut à c'est à dire à et, via , il suffit de montrer que soit encore c'est à dire qui est évidement vrai.

(2) La majoration :
Si pour on pose alors on a clairement .
Le fait que équivaut à c'est à dire à et, via , il suffit de montrer que soit encore c'est à dire qui est évidement vrai.
Donc la suite est majorée par n'importe quel terme avec entier.

(3) Les négatifs :
On pose (avec toujours ).
On a alors qui est évidement et qui, via est lorsque .
Via le th. des gendarmes, on en déduit que c.v. vers 1 puis que c.v. vers est la limite de (qui est donc strictement positive)

Bilan :
Pour tout réel on peut poser et on sait que pour tout .

(4) L'égalité fonctionnelle :
Pour tout et tout suffisamment grand (pour que et soient >0) on a :
qui est et qui, via est .
Via les gendarmes, on en déduit que la limite est 1 ce qui signifie que .

(5) Dérivée en 0 :
Pour tout et tout donc .
On en déduit que, si , alors et donc .
Donc est compris entre (le sens des inégalités dépendant du signe de ) ce qui (th. des gendarmes) implique que est dérivable en et que

(6) Dérivée en un point quelconque :

Donc est dérivable en et .
Modifié en dernier par Ben314 le 03 Déc 2018, 13:53, modifié 22 fois.
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aviateur
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Re: fonction exponentielle

par aviateur » 26 Nov 2018, 14:12

Oui j'avais pas vu niveau TS .......
Donc ok faut tout revoir avec des moyens élémentaires.

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mathelot
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Re: fonction exponentielle

par mathelot » 26 Nov 2018, 16:28

merci, je regarde ça en détail.

 

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