Flashcards : Intégrales généralisées et séries — 80 cartes

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1Question

Qu'est-ce qu'une fonction f:E→F ?

Réponse

Une fonction associe à chaque x de E un unique élément f(x) de F.

2Question

Comment se définit l'image réciproque d'un ensemble B par f ?

Réponse

C'est l'ensemble des x de E tels que f(x) appartient à B.

3Question

Quand une fonction est-elle injective ?

Réponse

Quand chaque élément de l'ensemble d'arrivée a au plus un antécédent.

4Question

Quand une fonction est-elle surjective ?

Réponse

Quand chaque élément de l'ensemble d'arrivée a au moins un antécédent.

5Question

Quand une fonction est-elle bijective ?

Réponse

Quand elle est à la fois injective et surjective.

6Question

Comment se définit la composée g∘f ?

Réponse

Pour x dans f−1(F2)f^{-1}(F2), (g∘f)(x)=g(f(x))(g\circ f)(x)=g(f(x)).

7Question

Qu'impose une fonction strictement monotone sur son domaine ?

Réponse

Elle est injective.

8Question

Quelle propriété a la restriction d'une fonction strictement monotone à son image ?

Réponse

Cette restriction est une bijection.

9Question

Qu'est-ce qu'un polynôme P : ℝ → ℝ ?

Réponse

Une fonction définie par P(x)=a0+a1x+⋯+anxnP(x)=a_0+a_1x+\cdots+a_nx^n avec an≠0a_n \neq 0.

10Question

Quelle est la relation entre le degré de P+Q et ceux de P et Q ?

Réponse

deg⁡(P+Q)≤max⁡(deg⁡P,deg⁡Q)\deg(P+Q) \leq \max(\deg P, \deg Q).

11Question

Quelle est la formule pour le degré du produit PQ de deux polynômes ?

Réponse

deg⁡(PQ)=deg⁡P+deg⁡Q\deg(PQ) = \deg P + \deg Q.

12Question

Qu'est-ce qu'une racine λ d'un polynôme P ?

Réponse

Un réel λ\lambda tel que P(λ)=0P(\lambda) = 0.

13Question

Que garantit la division euclidienne pour des polynômes A et B ≠ 0 ?

Réponse

Il existe un unique couple Q,RQ,R avec A=BQ+RA = BQ + R et deg⁡(R)<deg⁡(B)\deg(R) < \deg(B).

14Question

Qu'impose la définition d'une limite finie ℓ en un point a pour f?

Réponse

Pour tout ε>0, il existe δ>0 tel que |x−a|≤δ implique |f(x)−ℓ|≤ε.

15Question

Qu'est-ce qu'un point adhérent à un ensemble D⊂R?

Réponse

Tout intervalle [a−δ,a+δ] avec δ>0 contient un point de D.

16Question

Quelle condition garantit que g a la même limite ℓ que f et h si f(x)≤g(x)≤h(x)?

Réponse

Si f et h ont la même limite finie ℓ au même point.

17Question

Quelle fonction domine les puissances dans les limites usuelles?

Réponse

L'exponentielle domine les puissances.

18Question

Quelle fonction domine les logarithmes dans les limites usuelles?

Réponse

Les puissances dominent les logarithmes.

19Question

Citez une forme indéterminée classique.

Réponse

0/0 est une forme indéterminée classique.

20Question

Citez une autre forme indéterminée classique.

Réponse

∞/∞ est une forme indéterminée classique.

21Question

Citez une forme indéterminée de type puissance.

Réponse

1^∞ est une forme indéterminée classique.

22Question

Qu'est-ce qu'une fonction continue en un point a ?

Réponse

La limite de f(x) en a existe et vaut f(a).

23Question

Que garantit une fonction continue sur un intervalle fermé et borné ?

Réponse

Elle admet un minimum global et un maximum global.

24Question

Quelles conditions définissent la dérivabilité d'une fonction en a ?

Réponse

La limite du taux de variation existe en a non isolé.

25Question

Quelle est la formule de la dérivée du produit de deux fonctions en a ?

Réponse

(fg)′(a)=f′(a)g(a)+f(a)g′(a)(fg)'(a)=f'(a)g(a)+f(a)g'(a)

26Question

Quelle formule donne la dérivée de la réciproque d'une fonction strictement monotone dérivable ?

Réponse

(f−1)′(f(a))=1f′(a)(f^{-1})'(f(a))=\frac{1}{f'(a)} si f′(a)≠0f'(a)\neq 0.

27Question

Quelle condition implique l'existence d'un point θ avec dérivée nulle selon le théorème de Rolle ?

Réponse

Si f est continue sur [a,b], dérivable sur ]a,b[, et f(a)=f(b).

28Question

Quelle est la formule de la somme de Riemann pour f sur [a,b] ?

Réponse

Σ(f,Δ,S)=∑k=0n−1(tk+1−tk)f(sk)\Sigma(f,\Delta,S)=\sum_{k=0}^{n-1}(t_{k+1}-t_k)f(s_k)

29Question

Qu'impose la définition d'une fonction Riemann-intégrable ?

Réponse

Ses sommes de Riemann convergent vers une limite réelle quand le diamètre de la subdivision tend vers 0.

30Question

Quelle notation désigne la limite des sommes de Riemann d'une fonction f ?

Réponse

∫abf(t) dt\int_a^b f(t)\,dt

31Question

Quelles fonctions sont toujours Riemann-intégrables sur [a,b] ?

Réponse

Les fonctions monotones ou continues sur [a,b].

32Question

Quelle propriété relie l'intégrale sur [a,b] à celles sur [a,c] et [c,b] ?

Réponse

∫abf(t) dt=∫acf(t) dt+∫cbf(t) dt\int_a^b f(t)\,dt=\int_a^c f(t)\,dt+\int_c^b f(t)\,dt lorsque les intégrales existent.

33Question

Quelle formule relie une primitive F de f à l'intégrale de f sur [a,b] ?

Réponse

∫abf(t) dt=F(b)−F(a)\int_a^b f(t)\,dt=F(b)-F(a)

34Question

Quelle formule donne l'intégration par parties pour f et g de classe C1 ?

Réponse

∫abf′(t)g(t) dt=[f(t)g(t)]ab−∫abf(t)g′(t) dt\int_a^b f'(t)g(t)\,dt=[f(t)g(t)]_a^b - \int_a^b f(t)g'(t)\,dt

35Question

Quelle est la forme du polynôme de Taylor d’ordre n en 0 d'une fonction f ?

Réponse

T(x)=f(0)+f′(0)x+⋯+f(n)(0)n!xnT(x)=f(0)+f'(0)x+\cdots+\frac{f^{(n)}(0)}{n!}x^n.

36Question

Quelle est la formule de Taylor-Lagrange pour f en 0 ?

Réponse

f(x)=∑k=0nf(k)(0)k!xk+f(n+1)(θx)(n+1)!xn+1f(x)=\sum_{k=0}^{n}\frac{f^{(k)}(0)}{k!}x^k+\frac{f^{(n+1)}(\theta_x)}{(n+1)!}x^{n+1} avec θx\theta_x entre 0 et x.

37Question

Qu'est-ce qu'un développement limité d’ordre n en 0 pour une fonction f ?

Réponse

C'est une expression f(x)=a0+a1x+⋯+anxn+xnε(x)f(x)=a_0+a_1x+\cdots+a_nx^n+x^n\varepsilon(x) avec ε(x)→0\varepsilon(x)\to 0 quand x→0x\to 0.

38Question

Quel est le développement limité en 0 de l'exponentielle pour tout n ?

Réponse

ex=1+x+x22!+⋯+xnn!+xnε(x)e^x=1+x+\frac{x^2}{2!}+\cdots+\frac{x^n}{n!}+x^n\varepsilon(x) avec ε(x)→0\varepsilon(x)\to 0 quand x→0x\to 0.

39Question

Que peut-on faire avec les termes ε(x)\varepsilon(x) dans les calculs ?

Réponse

On peut regrouper les termes qui tendent vers 0.

40Question

Que ne peut-on pas faire avec les termes ε(x)\varepsilon(x) dans les calculs ?

Réponse

On ne peut ni les faire disparaître ni lire les égalités de droite à gauche.

41Question

Qu'est-ce qu'un développement limité d'ordre n en 0 ?

Réponse

C'est une écriture f(x)=a0+a1x+⋯+anxn+xnε(x)f(x)=a_0+a_1x+\cdots+a_nx^n+x^n\varepsilon(x) avec lim⁡x→0ε(x)=0\lim_{x\to0}\varepsilon(x)=0.

42Question

Quelle est la forme du développement limité de exe^x d'ordre n en 0 ?

Réponse

ex=∑k=0nxkk!+xnε(x)e^x=\sum_{k=0}^{n}\frac{x^k}{k!}+x^n\varepsilon(x) avec lim⁡x→0ε(x)=0\lim_{x\to0}\varepsilon(x)=0.

43Question

Comment s'exprime le développement limité de (1+x)α(1+x)^\alpha d'ordre n en 0 ?

Réponse

(1+x)α=1+αx+α(α−1)2!x2+⋯+α(α−1)⋯(α−(n−1))n!xn+xnε(x)(1+x)^\alpha=1+\alpha x+\frac{\alpha(\alpha-1)}{2!}x^2+\cdots+\frac{\alpha(\alpha-1)\cdots(\alpha-(n-1))}{n!}x^n+x^n\varepsilon(x) pour x>−1x>-1.

44Question

Que vaut le coefficient constant dans un DL d'ordre n en 0 si la fonction est définie en 0 ?

Réponse

Le coefficient constant est la valeur de la fonction en 0.

45Question

Que vaut le coefficient linéaire dans un DL d'ordre n>1 en 0 ?

Réponse

Le coefficient linéaire est la dérivée de la fonction en 0.

46Question

Une fonction peut-elle avoir un DL d'ordre supérieur à 2 sans être deux fois dérivable en 0 ?

Réponse

Oui, par exemple f(x)=x3sin⁡(1/x)f(x)=x^3\sin(1/x) avec f(0)=0f(0)=0.

47Question

Quel ordre a le DL de la somme de deux fonctions aux ordres n et m ?

Réponse

L'ordre est r=min⁡(n,m)r=\min(n,m).

48Question

Comment obtient-on le DL d'ordre r de la somme ou produit de deux fonctions ?

Réponse

En tronquant la combinaison linéaire ou le produit des parties principales à l'ordre r.

49Question

Quel ordre a le DL du quotient si la division par puissances croissantes est possible à l'ordre r ?

Réponse

Le DL a pour ordre r−jr-j, où j est le premier indice non nul du dénominateur.

50Question

Sous quelle condition la composition de deux fonctions admet un DL d'ordre min⁡(n,m)\min(n,m) ?

Réponse

Si f(0)=0f(0)=0.

51Question

Comment obtient-on le DL d'ordre min⁡(n,m)\min(n,m) de la composition de deux fonctions ?

Réponse

En composant puis en tronquant les parties principales.

52Question

Que produit l'intégration d'un DL d'ordre n de f′f' ?

Réponse

Un DL d'ordre n+1n+1 de ff en intégrant chaque monôme et ajoutant f(0)f(0).

53Question

Quelle condition est nécessaire pour dériver un DL d'ordre n ?

Réponse

Savoir que f′f' admet un DL d'ordre n−1n-1 correspondant.

54Question

Quelle formule donne le DL de ln⁡(1+x)\ln(1+x) à partir de celui de 11+x\frac{1}{1+x} ?

Réponse

ln⁡(1+x)=x−x22+x33+⋯+(−1)nxn+1n+1+xn+1ε(x)\ln(1+x)=x-\frac{x^2}{2}+\frac{x^3}{3}+\cdots+\frac{(-1)^n x^{n+1}}{n+1}+x^{n+1}\varepsilon(x).

55Question

Comment s'écrit un développement limité d'ordre n en a ?

Réponse

f(x)=a0+a1(x−a)+⋯+an(x−a)n+(x−a)nε(x)f(x)=a_0+a_1(x-a)+\cdots+a_n(x-a)^n+(x-a)^n\varepsilon(x) avec lim⁡x→aε(x)=0\lim_{x\to a}\varepsilon(x)=0.

56Question

Quelle fonction introduit-on pour obtenir un DL en a ?

Réponse

On introduit la fonction translatée g(x)=f(a+x)g(x)=f(a+x).

57Question

Quelle est la méthode pour obtenir un DL en a à partir de g ?

Réponse

On calcule le DL de g en 0 puis on remplace x par x−a.

58Question

Comment s'écrit un développement limité d'ordre n en +∞ ?

Réponse

f(x)=a0+a1x+⋯+anxn+ε(x)xnf(x)=a_0+\frac{a_1}{x}+\cdots+\frac{a_n}{x^n}+\frac{\varepsilon(x)}{x^n} avec lim⁡x→+∞ε(x)=0\lim_{x\to+\infty}\varepsilon(x)=0.

59Question

Quelle fonction pose-t-on pour obtenir un DL en +∞ ?

Réponse

On pose g(x)=f(1/x)g(x)=f(1/x).

60Question

Quelle est la méthode pour obtenir un DL en +∞ à partir de g ?

Réponse

On calcule le DL de g en 0 puis on remplace x par 1/x.

61Question

Que signifie la relation f(x)∼g(x)f(x)\sim g(x) en un point aa ?

Réponse

lim⁡x→af(x)g(x)=1\lim_{x\to a} \frac{f(x)}{g(x)} = 1.

62Question

Que signifie f(x)=O(g(x))f(x) = O(g(x)) en un point aa ?

Réponse

Le quotient f(x)g(x)\frac{f(x)}{g(x)} est localement borné en aa.

63Question

Que peut-on déduire si f∼gf \sim g ou f=o(g)f = o(g) ?

Réponse

Alors f=O(g)f = O(g).

64Question

Quelle condition équivaut à f∼gf \sim g ?

Réponse

f−g=o(g)f - g = o(g).

65Question

Comment se comportent les équivalents par composition à droite ?

Réponse

Ils se composent sous une hypothèse de limite.

66Question

Peut-on sommer ou composer directement à gauche des équivalents ?

Réponse

Non, en général ils ne se somment ni ne se composent directement à gauche.

67Question

Que détermine le premier terme non nul ap(x−a)pa_p(x-a)^p d'un DL autour de a avec p>2 ?

Réponse

Il détermine la position de la courbe par rapport à sa tangente selon la parité de p et le signe de a_p.

68Question

Que donne un premier terme non nul d’ordre pair positif pour une tangente horizontale ?

Réponse

Il donne un minimum local strict.

69Question

Que donne un coefficient négatif pour un premier terme non nul d’ordre pair positif avec tangente horizontale ?

Réponse

Il donne un maximum local strict.

70Question

Quelle est la forme d'une asymptote oblique si f(x)=ax+b+apxp+ε(x)xpf(x)=ax+b+\frac{a_p}{x^p}+\frac{\varepsilon(x)}{x^p} avec p>1p>1 ?

Réponse

La droite y=ax+by=ax+b est une asymptote oblique.

71Question

Où se situe la courbe par rapport à l'asymptote si ap>0a_p>0 ?

Réponse

La courbe est au-dessus de l'asymptote.

72Question

Quelle inégalité donne la formule de Taylor-Lagrange si la dérivée d’ordre n+1 est bornée par M ?

Réponse

∣f(x)−Tn(x)∣≤M∣x−a∣n+1(n+1)!|f(x)-T_n(x)|\leq\frac{M|x-a|^{n+1}}{(n+1)!}

73Question

Quel polynôme de Taylor permet d'approcher 2\sqrt{2} avec une erreur inférieure à 10−210^{-2} ?

Réponse

Le polynôme de Taylor de x\sqrt{x} en 1 à l’ordre 9.

74Question

Quelle valeur approchée donne T9(2)T_9(2) pour 2\sqrt{2} ?

Réponse

T9(2)≈1,4192T_9(2) \approx 1{,}4192.

75Question

Qu'est-ce qu'une fonction localement Riemann-intégrable sur un intervalle I ?

Réponse

Sa restriction à tout segment [a,b] inclus dans I est Riemann-intégrable.

76Question

Quand une intégrale généralisée sur [α,β[ converge-t-elle ?

Réponse

Lorsque la limite de l’intégrale classique tronquée au voisinage de la borne ouverte existe et est finie.

77Question

Quelle méthode utilise-t-on pour étudier une intégrale à deux bornes ouvertes ?

Réponse

On choisit un point intermédiaire γ et on sépare l’intégrale en deux intégrales à une borne ouverte.

78Question

Quand l’intégrale ∫011tρ dt\int_0^1\frac{1}{t^\rho}\,dt converge-t-elle ?

Réponse

Elle converge si et seulement si ρ<1\rho < 1.

79Question

Quand l’intégrale ∫1+∞1tρ dt\int_1^{+\infty}\frac{1}{t^\rho}\,dt converge-t-elle ?

Réponse

Elle converge si et seulement si ρ>1\rho > 1.

80Question

Que signifie qu’une intégrale généralisée d’une fonction bornée sur un intervalle à borne ouverte est faussement généralisée ?

Réponse

Elle converge vers l’intégrale de toute extension Riemann-intégrable à la borne.

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Teste tes connaissances avec un QCM de 64 questions sur Intégrales généralisées et séries.

1. Quelle propriété caractérise une fonction f:E→Ff:E\to F ?

2. Pour une fonction f:E→Ff:E\to F, que contient l’image réciproque d’un ensemble B⊂FB\subset F ?

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