Donner l'expression de récurrence et explicite d'une suite arithmétique et géométrique
Réponse:
Pour une suite arithmétique:
Expression de récurrence: un+1=un+r
Expression explicite:=un=up+(n-p)r (si p=0, on a:=un=u0+nr)
Pour une suite géométrique:
Expression de récurrence: un+1=un×q
Expression explicite:=un=up×qn-p (si p=0, on a:un=u0×qn)
Quand dit-on qu'une suite est convergente?
Réponse:
Une suite est dite convergente si elle tend vers un nombre fini, qu'on appelle limite
On note:
Sinon on dit que la suite est divergente
Quand dit-on qu'une suite est bornée?
Réponse:
Une suite est dite bornée si elle est à la fois minorée et majorée
Une suite (un) est minorée par un réel m si pour tout entier naturel n on a:
Une suite (un) est majorée par un réel M si pour tout entier naturel n on a:
Pour une suite du type un=f(n), on sait, après avoir étudié les variations de la fonction f, que la fonction f est croissante sur l'intervalle I=[n0;+∞[.
Que peut-on dire de la monotonie de la suite (un)?
Réponse:
Comme f est croissante, alors la suite (un) est croissante.
(De même, on aurait: si f était décroissante, alors la suite (un) serait décroissante)
Comment montrer la monotonie d'une suite?
Réponse:
On calcule: un+1-un pour tout n∈ℕ
1)un+1>un: la suite est strictement croissante
2)un+1<un: la suite est strictement décroissante
3)un+1=un: la suite est constante
Comment trouver la limite de qn?
Réponse:
1) si q>1; alors on a:
Que peut-on dire d'une suite croissante et minorée?
Réponse:
Attention piège: on ne peut rien affirmer
Une suite croissante et majorée par un réel M converge vers un réel L tel que: L≤M
Une suite décroissante et minorée par un réel m converge vers un réel L tel que: m≤L
A quoi sert une démonstration par récurrence?
Réponse:
Une démonstration par récurrence sert à démontrer qu'une propriété est vérifiée pour tout entier naturel n, tel que n≥n0.
Il est nécessaire de bien identifier la propriété que l'on souhaite démontrer.
Cette démonstration se réalise en trois étapes obligatoires:
1) Initialisation;
2) Hérédité;
3) Conclusion.
A quoi sert le calcul des limites?
Réponse:
C'est étudier le comportement d'une fonction:
1) Le calcul d'une limite d'une fonction f permet de savoir "vers quoi se rapproche f(x) quand x se rapproche d'une borne ouverte de l'ensemble de définition";
2) Le calcul d'une limite d'une fonction f permet d'étudier son comportement asymptotique (asymptotes horizontales ou verticales);
3) Le calcul d'une limtie d'une fonction f permet de vérifier la continuité de cette fonction (savoir si f est continue en x=a ou si discontinuité (rupture dans le tracé)
Comment lever une indétermination?
Réponse:
1) Simplifier l'expression:
Exemple:
limx→1(x2-1)/(x-1)=limx→1(x+1)=2, car x2-1=(x-1)(x+1) et F.I forme
"0/0";
2) Factoriser par le monôme de plus haut degré;
Exemple:
limx→+∞(x2+3x)/(x2-1)=limx→+∞(x2(1+3/x))/(x2(1-1/x2))=1, car F.I forme "∞/∞";
3) Si l'expression de la fonction contient une racine carrée on lève l'indétermination en multipliant par le conjugué de l'expression contenant la racine carré au numérateur et au
dénominateur.
limx→0[√(x+1)-1]/x= limx→0[√(x+1)-1]/(x)×[√(x+1)+1]/[√(x+1)+1]= limx→0x/[x×(√(x+1)+1)]=
limx→01/(√(x+1)+1)=1/2
Quand rencontre-t-on une asymptote horizontale?
Réponse:
limx→±∞f(x)=a, a∈ℝ alors la droite d'équation y=a est une asymptote horizontale au voisinage de ±∞.
Cela signifie que la courbe va se rapprocher de la droite sans jamais l'atteindre.
Comment étudier les positions reatives de la courbe de la fonction f et des asymptotes horizontales?
Réponse:
Soit Cf la courbe représentative de la fonction f et Δ la droite d'équation y=a.
Etudier la postion relative de la courbe f par rapport à Δ revient à étudier le signe de la différence: f(x)-y
1) Si f(x)-y>0 sur un intervalle I, alors la courbe Cf est au-dessus de Δ sur I.
2) Si f(x)-y<0 sur un intervalle I, alors la courbe Cf est en-dessous de Δ sur I.
3) Si f(x)-y=0 sur un intervalle I, alors la courbe Cf coupe Δ sur I.
Qu'est ce qu'une forme indéterminée?
Réponse:
C'est une situation où la limite ne peut être déduite directement.
Exemples: 0/0; ∞/∞; 0x∞; ∞-∞
Comment lever une indétermination avec les fonctions trigonométriques?
Réponse:
Les fonctions cos(x) et sin(x) ont une propriété fondamentale qui est:
-1≤ sin(x) ≤1 et -1≤ cos(x) ≤1 et on utilise les théorème de comparaison ou d'encadrement (= des gendarmes).
Exemple:
limx→+∞(2x+cos(x))=?
On a:
Quand rencontre-t-on une asymptote verticale?
Réponse:
limx→x0;f(x)=±∞, alors la droite d'équation x=x0 est une asymptote verticale.
Cela signifie que la courbe va se rapprocher de la droite sans jamais l'atteindre.
On considère trois fonctions f, g et h définies sur un intervalle I telle que:
Pour tout x∈I, on a: f(x)≤g(x)≤h(x) avec:
limx→x0;f(x)=l et limx→x0;h(x)=l
Quelle conclusion peut-on déduire de ces informations?
Réponse:
On peut conclure, grâce au théorème des gendarmes (= th d'encadrement), que:
limx→x0;g(x)=l.
Qu'est ce qu'une fonction f continue en une valeur a?
Réponse:
Une fonction f est continue en a si on a:
limx→af(x)=f(a)
Quelle est l'utilité du théorème des valeurs intermédiaires (TVI)?
Réponse:
Si f est continue sur un intervalle I=[a;b], alors pour tout réel k compris entre f(a) et f(b), il existe au moins un nombre α∈[a;b] tel que: f(α)=k
⚠ ce théorème permet de connaître le nombre de solutions, s'il y en a, mais ne permet pas de connaître leurs valeurs
Que permet de prouver le corollaire du TVI?
Réponse:
Ce corollaire permet de justifier l'existence d'une unique solution sur un intervalle à l'équation f(x)=k, équation que l'on ne peut résoudre directement par le calcul.
On utilise la calculatrice pour trouver une valeur approchée de la solution de l'équation f(x)=k (on utilise la méthode de dichotomie pour la trover).
Donner un exemple de fonction continue sur ℝ
Réponse:
Toutes less fonctions dérivables sur ℝ sont continues sur ℝ
⚠ la réciproque est fausse.
Exemple: Les fonctions polynomiales
Pour utiliser le corollaire du théorème des valeurs intermédiaires, quelles conditions doit-on respecter?
Réponse:
Trois conditions sont à respecter:
1) La fonction f est continue sur l'intervalle I=[a;b];
2) La fonction f est strictement monotone (strictement croissante ou strictment décroissante) sur I;
3) Pour tout réel k compris entre f(a) et f(b), il existe un unique nombre α∈I, tel que f(α)=k.
Comment trouver toutes les solutions de l'équation f(x)=0?
Réponse:
Trois conditions sont à respecter:
1) Donner les variations de cette fonction (tableau de variations avec les valeurs des extrema et limites) ;
2) Utiliser le corollaire du TVI sur chaque intervalle où la fonction f est strictement monotone;
3) Conclusion: donner le nombre de solutions de l'équation f(x)=0
Qu'est ce que la dérivée seconde?
Réponse:
La dérivée seconde est la dérivée de la dérivée première: f"(x)=(f'(x))'
Soit f une fonction définie et deux fois dérivable sur un intervalle I.
Quel est le lien entre f" et f' pour la convexité?
Réponse:
A) Les trois propositions sont équivalentes:
1) f est convexe sur I;
2) f' est croissante sur I;
3) f" est positive sur I.
B) Les trois propositions sont équivalentes:
1) f est concave sur I;
2) f' est décroissante sur I;
3) f" est négative sur I.
Comment traduire la notion du lien entre convexité et tangentes à l'aide des inéquations?
Réponse:
A) Si f est convexe
f(x)≥f'(a).(x-a)+f(a).
B) Si f est concave
f(x)≤f'(a).(x-a)+f(a).
Quel est le lien entre convexité et dérivée?
Réponse:
Soit f une fonction définie et dérivable sur un intervalle I, soit Cf sa courbe représentative dans un repère.
On dit que:
1) La fonction f est convexe si Cf est située au-dessus de chacune de ses tangentes sur I;
2) La fonction f est concave si Cf est située en-dessous de chacune de ses tangentes sur I;
Qu'est-ce qu'un point d'inflexion ?
Réponse:
Un point d'inflexion est un point où la courbe de la fonction change de convexité:
elle passe de convexe à concave ou inversement.
On cherche les valeurs pour lesquelles f"(x)=0 avec un changement de signe, cela veut dire que la dérivée première passe alors par un extremum.
Comment établir une inégalité en utilisant la convexité d'une fonction f?
Réponse:
On peut étudier la position relative de sa courbe avec une de ses tangentes.
Exemple: On considère la fonction f deux fois dérivable sur ℝ, f(x)=ex et sa tangente au point d'abscisses a=0 d'équation y=x+1.
On étudie le signe de: h(x)=f(x)-(x+1)=ex-x-1.
h'(x)=ex-1. La fonction est décroissante puis croissante; son minimum est atteint pour x=0 et vaut h(0)=0.
Pour tout x∈ℝ, h(x)≥h(0), donc h(x)≥0.
Ce qui signifie que: ex≥x+1.
Que doit-on calculer quand on doit étudier la parité d'une fonction?
Réponse:
On doit calucler f(-x) et vérifier que:
1) Si f(-x)=f(x) alors la fonction est paire;
2) S f(-x)=-f(x) alors la fonction est impaire;
3) Si f(-x)≠f(x) et f-x)≠-f(x) alors la fonction n'est ni paire ni impaire.
Que doit-on calculer quand on doit étudier la périodicité d'une fonction?
Réponse:
On doit calucler f(x+T), avec T un réel strictement positif et vérifier que:
Soit D le domaine sur lequel la fonction f est définie.
Si pour tout x∈D et x+T∈D, on a: f(x+T)=f(x) alors on dit que:
f est périodique de période T (ou f est T-périodique).
Comment utiliser les notions de parité et de périodicité pour étudier les fonctions "sinus" et "cosinus" sur ℝ?
Réponse:
Ces fonctions sont 2π-périodiques: on va donc choisir un intervalle de longueur 2π:
On choisit l'intervalle [-π;π].
On va utiliser la parité de ces deux fonctions:
La fonction "cosinus" est paire et la fonction "sinus" est impaire.
On peut donc choisir de restreindre l'intervalle [-π;π] à l'intervalle [0;π];
On complétera par une symétrie axiale ou centrale selon la parité sur l'intervalle [-π;0], puis par des translations pour obtenir les courbes sur ℝ.
Quelles relations utilise-t-on pour calculer des limites avec des fonctions trigonométriques?
Réponse:
On utilise les formules suivantes:
-1≤cos(x)≤1 et -1≤sin(x)≤1 et on utilise le théorème d'encadrement (= des gendarmes)
Quelles sont les conséquences graphiques de la parité pour la construction de la courbe représentative d'une fonction?
Réponse:
1) Si la fonction f est paire alors la courbe repésentative de cette fonction est symétrique par rapport à l'axe des ordonnées.
2) Si la fonction f est impaire alors la courbe repésentative de cette fonction est symétrique par rapport au centre du repère.
Exemples:
1) f(x)=x2 est paire et sa courbe est symétrique par rapport à l'axe des ordonnées.
2) f(x)=x3 est impaire et sa courbe est symétrique par rapport à l'origine du repère.
Quelles sont les conséquences graphiques de la périodicité pour la construction de la courbe représentative d'une fonction?
Réponse:
Si la fonction est T-périodique, on peut étudier la fonction sur un intervalle de longueur T et ensuite compléter le graphe par des translations successives.
On répète le graphe à l'identique pour l'obtenir sur l'ensemble du domaine d'étude.
Exemples:
1) f(x)=cos(x) est 2π-périodique, donc on peut l'étudier sur un intervalle de longueur 2π.
2) f(x)=sin(x) est 2π-périodique, donc on peut l'étudier sur un intervalle de longueur 2π.
Comment résoudre une équation trigonométrique de la forme cos(x)=a ou sin(x)=a?
Réponse:
La méthode consiste à trouver une solution particulière x0 en s'aidant du cercle trigonométrique.
Ensuite on utilise les formules suivantes:
1) cos(x)= cos(x0) équivaut à: x=x0+2kπ ou x=-x0+2kπ où k∈ℤ
2) sin(x)= sin(x0) équivaut à: x=x0+2kπ ou x=π-x0+2kπ où k∈ℤ.
Soit u une fonction dérivable sur un intervalle I de ℝ.
Les fonctions f et g définies sur I par:
f(x)=cos(u(x)) et g(x)=sin(u(x)), f et g sont dérivables sur I et pour tout x de I, quelles sont les fonctions dérivées?
Réponse:
f'(x)=-u'(x).sin(u(x)) et g'(x)=u'(x).cos(u(x))
Quel est le lien entre la fonction "exponentielle" et la fonction "logarithme népérien"?
Réponse:
La fonction "ln" est la fonction réciproque de la fonction "exp", leurs courbes Cln et Cexp sont symétriques par rapport à la droite d'équation y=x.
Comment comparer deux logarithmes?
Réponse:
La fonction "ln" est strictement croissante.
Soient x et y deux réels strictemeent positifs tels que x>y équivaut à ln(x)>ln(y) (on conserve l'ordre).
Cas particulier: ln(x)>0 équivaut à x>1 (car ln(1)=0).
De même on a: x=y équivaut à ln(x)=ln(y).
Comment dériver la fonction f(x)=ln(u(x))?
Réponse:
Si I est un intervalle et la fonction u est dérivable dans I avec u(x)>0.
La fonction f est aussi dérivable dans I et on a:
f'(x)=(ln(u(x)))'=u'(x)/u(x)
Comment lever les formes indéterminées en +∞?
Réponse:
On utilise le théorème des croissances comparées:
Quelles sont les propriétés de la fonctions "ln"?
Réponse:
1) La fonction f est définie sur ]0;+∞[.
2) La fonction f est strictement croissante son domaine de définition.
Comment calculer avec des logarithmes népériens?
Réponse:
1) La somme de logarithmes est le logarithme du produit: ln(x)+ln(y)=ln(x.y);
2) La différence de logarithmes est le logarithme du quotient: ln(x)-ln(y)=ln(x/y);
Cas particulier: ln(1/x)=-ln(x).
3 La moitié du logarithme est le logarithme de la racine carré: 1/2.lnx=ln(x1/2)=ln(√x);
Plus généralement, on a: n.ln(x)=ln(xn)
Comment résoudre l'inéquation suivante: ln(u(x))≤ln(v(x))?
Réponse:
1) Vérifier que: u(x)>0 et v(x)>0 et déterminer le domaine de définition;
2) Résoudre l'inéquation: u(x)≤v(x)
3) Sélectionner les solutions incluses dans le domaine de définition.
Comment lever les formes indéterminées en 0?
Réponse:
On utilise le théorème des croissances comparées:
Qu’est-ce qu’une équation différentielle?
Réponse:
C’est une équation qui relie une fonction et ses dérivées.
Comment résoudre une équation différentielle du type y'=f?
Réponse:
Les solutions de l'équation différentielle y'=f sont les primitives de la fonction f.
Comment résoudre une équation différentielle du type y'=ay+b?
Réponse:
Soient a≠0 et b deux réels.
Les solutions de cette équation différentielle sont les fonctions de la forme y(x)=Ceax-(b/a), avec C∈ℝ.
Cas particulier: Si b=0, alors l'équation différentielle du type y'=ay admet comme solution y(x)=Ceax.
Comment résoudre une équation différentielle du type y'=ay+f?
Réponse:
La solution est de la forme y(x)=Ceax+yp, où yp une solution particulière, elle est souvent donné dans l'énoncé.
Qu’est-ce qu’une primitive?
Réponse:
Une fonction F(x) dont la dérivée est f(x), soit F'(x)=f(x)
Donner une condition suffisante pour qu’une fonction f admette une primitive?
Réponse:
Une fonction f admet une primitive sur un intervalle si f est continue sur l’intervalle donné.
Quel est le lien entre les primitives d'une même fonction?
Réponse:
Si F est une primitive de f, alors toutes les autres primitives de f sont de la forme F+C, où 𝐶 est une constante.
Donc deux primitives d'une fonction f différent d'une constante.
Comment montrer l'unicité des primitives de f?
Réponse:
Pour montrer l'unicité il faut ajouter une condtion initiale:
Si f est continue sur un intervalle I et si x0∈I, pour tout réel y0, il existe une et une seule primitive F de f qui vérifie la condtion initiale
F(x0)=y0.
Que représente géométriquement l'intégrale d'une fonction positive sur un intervalle [a;b]?
Réponse:
Elle représente l'aire de la partie délimitée par la courbe de la fonction f, l'axe des abscisses et les droites d'équation x=a et x=b.
Comment comparer deux intégrales?
Réponse:
Si f et g sont continues sur un intervalle [a;b] (avec a≤b) et si f(x)≤g(x) pour tout x∈|a;b].
Alors on a:
Quelle est la valeur moyenne d'une fonction sur un intervalle [a;b] (avec a<b)?
Réponse:
La valeur moyenne de f sur un intervalle est donnée par:
Comment utiliser la parité d'une fonction pour calculer une intégrale?
Réponse:
1) Si f est paire:
2) Si f est impaire:
Quel est le lien entre intégrale et primitive?
Réponse:
I = ∫ab f(x)dx=[F(x)]ab=F(b)-F(a), où F est une primitive de f
Si f est une fonction continue et positive sur |a;b] (avec a≤b), que peut-on dire de ∫ab f(x)dx?
Réponse:
Si f est continue sur un intervalle |a;b] (avec a≤b) et si f(x)≥0 pour tout x∈[a;b].
Alors on a:
comment déterminer l'aire entre deux courbes?
Réponse:
Pour déterminer l'aire A d'un domaine délimité par deux courbes Cf et Cg sur un intervalle [a;b].
Il faut d'abord étudier le signe de la différence f(x)-g(x).
Puis on utilise la propriété suivante:
on suppose f(x)≥g(x) sur cet intervalle, alors on a:
Quelle est la relation d'intégration par parties?
Réponse:
Soient u et v deux fonctions continues et u' et v' leurs dérivées.
La relation est:
Comment montrer que trois points sont alignés?
Réponse:
Les points A, B et C sont alignés ⇔ les vecteurs → AB et → AC sont colinéaires ( → AB = k → AC , avec k réel).
Comment caractériser une droite de l'espace connaissant un vecteur directeur → u et sachant qu'elle passe par le point A de l'espace?
Réponse:
La droite de vecteur directeur →
u et passant par le point A est l'ensemble des points M tels que:
→ AM = k → u , avec k réel
Comment déterminer si deux droites sont parallèles?
Réponse:
Deux droites de l'espace sont parallèles si et seulement si leurs vecteurs directeurs sont colinèaires.
Comment déterminer si deux plans sont perpendiculaires?
Réponse:
Deux plans sont perpendiculaires lorsque l'un contient une droite orthogonale de l'autre.
Comment déterminer la représentation paramétrique d'une droite?
Réponse:
Il faut un point A(xA; yA; zA) appartenant à la droite et un vecteur directeur → u de d .
Il existe une infinité de représentations paramétriques pour une même droite.
Comment déterminer l'équation cartésienne d'un plan?
Réponse:
Il faut un point A(xA; yA; zA) appartenant au plan et un vecteur normal → n(a,b,c) de ce plan.
Une équation de ce plan est: ax + by+ cz + d =0, on obtient "d" grâce au point A qui apparteint à ce plan.
Comment montrer que deux vecteurs non nuls sont orthogonaux?
Réponse:
Leur produit scalaire est nul.
Les vecteurs → u et → v sont orthogonaux: → u .→ v = 0.
Comment caractériser deux droites de l'espace coplanaires?
Réponse:
Deux droites de l'espace coplanaires (c'est à dire qu'il existe un plan qui contient les deux droites) sont:
1) parallèles ou confondues (vecteurs directeurs colinéaires);
2) sécantes en un point unique.
Comment caractériser un plan?
Réponse:
Un plan P passe par un point A et est dirigé par deux vecteurs → u et → v non colinéaires
Un point M appartient au plan P si et seulement si → AM = α→ u + β→ v, α et β sont des réels.
Comment déterminer si une droite d est orthogonale à un plan P?
Réponse:
On dit que la droite d est orthogonale au plan P si elle est orthogonale à deux droites sécantes du plan P
Ou:
Une droite est orthogonale à un plan si son vecteur directeur est parallèle au vecteur normal du plan.
Comment montrer que trois points définissent un plan?
Réponse:
Soient trois points A, B et C, ils définissent le plan (ABC) si les points A, B et C ne sont pas alignés et si les vecteurs → AB et → AC ne sont pas colinéaires.
Comment montrer que deux plans sont parallèles?
Réponse:
Soient deux plans P et P', de vecteurs normaux respectifs → n(a,b,c) et → n'(a',b',c'): on montre que les deux vecteurs sont colinéaires, → n = k → n' , avec k réel .
Qu'est ce qu'une combinaison?
Réponse:
Une combinaison est un moyen de choisir un sous-ensemble de 𝑘 éléments parmi 𝑛 sans tenir compte de l’ordre.
On emploie les combinaisons quand la disposition interne des éléments choisis n’a aucune importance (par exemple former un comité).
Quelle est la principale différence entre les combinaisons et les arrangements?
Réponse:
Une combinaison consiste à sélectionner 𝑘 éléments parmi 𝑛 sans se soucier de leur ordre, tandis qu’un arrangement choisit et ordonne ces mêmes 𝑘 éléments.
Le fait de considérer ou non la disposition interne est le critère fondamental qui les distingue.
Exemples:
1) Combinaisons: tirage (tirage de 4 joueurs parmi 12: on ne distingue pas qui est capitaine ou remplaçant), comité, ...: aucun ordre.
2) Arrangements: podium (or/argent/bronze: la place est improtante), code PIN, ...: l'ordre est important.
Qu'est ce qu'un arrangement?
Réponse:
Un arrangement consiste à sélectionner et ordonner 𝑘 éléments parmi 𝑛.
On l’utilise dès que l’ordre de sélection influe sur le résultat (par exemple attribuer des places sur un podium).