P fonction polynôme non nul de degré d ∈ N⇔ ∃ (a0, a1, … , ad) ∈ Rd × R∗ :∀ x ∈ R, P(x) = a0+a1x+a2x2+ ⋯ +adxd
On note alors deg(P) = d, a0 : coefficient constant, ad : coefficient dominant
Unicité des coefficients
Deux polynômes sont égaux si et seulement s’ils ont même degré et mêmes coefficients.
Opérations et degré
Soit P et Q deux polynômes non nuls,
a ∈ R∗ et k ∈ N.
deg(P + Q) ≤ max(deg(P), deg(Q)) ;
deg(P × Q) = deg(P) + deg(Q) ;
deg(aP) = deg(P) ;
deg(Pk) = k × deg(P)
Racine d’un polynôme
Soit P une fonction polynôme et λ ∈ R. λ racine de P ⇔ P(λ) = 0⇔ ∃ Q polynôme : ∀x ∈ R, P(x) = (x−λ) × Q(x)
Degré et nombre de racines
Un polynôme de degré d a au plus d racines
Polynômes de degré impair
Tout polynôme de degré impair a au moins une racine réelle.
Racine multiple
Soit P une fonction polynôme, λ ∈ R et k ∈ N∗. λ racine multiple de P à l’ordre k⇔ ∃ Q polynôme : ∀x ∈ R, P(x) = (x−λ)k × Q(x) et Q(λ) ≠ 0⇔ P(λ) = P′(λ)
= … = P(k−1)(λ) = 0
et P(k)(λ) ≠ 0
Propagation des racines multiples
λ racine de P de multiplicité k ≥ 2⇒ λ racine de P′ de multiplicité k−1
Racine de multiplicité impaire
Un polynôme change de signe en une racine si et seulement si sa multiplicité est impaire.
Un polynôme f admet un extremum local en un réel x0 si et seulement si x0 est racine de f′ avec un ordre de multiplicité impair.
Développement limité
Fonction négligeable (« petit o »)
Soit ε une fonction définie au voisinage (à gauche ou à droite) d’un réel a. Soit k ∈ N. ε(x) = ox→a
((x−a)k)
⇔ limx→aε(x)/(x − a)k) = 0
Soit f une fonction dérivable en un réel a. f(x) = f(a) + f′(a) × (x − a) + ox→a(x − a)
Définition du développement limité (DL)
f admet un DL à l’ordre n ∈ N en a
⇔ ∃ (c0, c1, … , cn) ∈ Rn+1 :f(x) = c0+c1(x−a)+ … +cn(x−a)n+ox→a((x−a)n)
Unicité du développement limité
Deux DL d’une même fonction en un même réel ont les mêmes coefficients au même degré.
Troncature du développement limité
Soit k ≤ n ∈ N.
f(x)=c0+c1(x−a)+…+cn(x−a)n+ox→a((x−a)n)⇒ f(x)=c0+c1(x−a)+…+ck(x−a)k+ox→a((x−a)k)
Intégration du développement limité
Soit f une fonction dérivable au voisinage (à gauche ou à droite) d’un réel a. f′(x)=c0+c1(x−a)+…+cn(x−a)n+ox→a((x−a)n)⇒ f(x) = f(a)+c0(x−a)+c1(x−a)2/2+ … +cn(x−a)n+1/n+1+ox→a((x−a)n+1)
Formule de Taylor-Young
Soit n ∈ N∗.
Soit f une fonction réelle qui soit n fois dérivable en un réel a. f(x) = ∑k=0nf(k)(a)/k!) (x − a)k + ox→a((x−a)n)
Développements de référence
1/1 − x)
= 1 + x + x2 + ⋯ + xn
+ ox→0(xn)
ex
= 1 + x + x2/2 + ⋯ + xn/n!
+ ox→0(xn)
ln(1+x)
= x − x2/2
+ x3/3
− x4/4
+ox→0(x4)
Soit α ∈ R.
(1+x)α
= 1+αx + α(α−1)/2x2+α(α−1)(α−2)/6x3
+ox→0(x3)
Position de la courbe par rapport à la tangente en 0
Soit f une fonction admettant un développement limité
f(x) = a0 + a1x + akxk + ox→0(xk) avec k≥2 et ak≠0.
k pair
k impair
ak>0
au dessus
passe au dessus
ak<0
en dessous
passe en dessous
extremum local ⇔ a1 = 0 et k pairpoint d’inflexion ⇔ k impair