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ExerciceMaths Sup – MPSI, chapitre 10 — Analyse asymptotique et développements limités · Développements limités

Exercice 16

Calcul

En un point autre que 00. Déterminer le développement limité à l'ordre 33 de x↦1xx \mapsto \frac{1}{x} en 22, de ln⁡\ln en 22, de exp⁡\exp en 11, de cos⁡\cos en π3\frac{\pi}{3}, et de x↦xx \mapsto \sqrt{x} en 22.

Corrigé

On pose x=a+hx = a + h et l'on développe en hh, en se ramenant aux développements usuels : 12+h=12⋅11+h/2,ln⁡(2+h)=ln⁡2+ln⁡(1+h2),e1+h=e⋅eh,\frac{1}{2 + h} = \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{1 + h/2}, \qquad \ln(2 + h) = \ln 2 + \ln\Big(1 + \frac{h}{2}\Big), \qquad \mathrm{e}^{1 + h} = \mathrm{e} \cdot \mathrm{e}^{h},

cos⁡(π3+h)=12cos⁡h−32sin⁡h,2+h=21+h2.\cos\Big(\frac{\pi}{3} + h\Big) = \frac{1}{2}\cos h - \frac{\sqrt{3}}{2}\sin h, \qquad \sqrt{2 + h} = \sqrt{2}\sqrt{1 + \frac{h}{2}}.

1x=12−h4+h28−h316+o(h3),ln⁡x=ln⁡2+h2−h28+h324+o(h3),ex=e(1+h+h22+h36)+o(h3),cos⁡x=12−32h−h24+312h3+o(h3),x=2(1+h4−h232+h3128)+o(h3)\boxed{\begin{array}{l} \frac{1}{x} = \frac{1}{2} - \frac{h}{4} + \frac{h^{2}}{8} - \frac{h^{3}}{16} + o(h^{3}), \qquad \ln x = \ln 2 + \frac{h}{2} - \frac{h^{2}}{8} + \frac{h^{3}}{24} + o(h^{3}), \\[2mm] \mathrm{e}^{x} = \mathrm{e}\Big(1 + h + \frac{h^{2}}{2} + \frac{h^{3}}{6}\Big) + o(h^{3}), \qquad \cos x = \frac{1}{2} - \frac{\sqrt{3}}{2}h - \frac{h^{2}}{4} + \frac{\sqrt{3}}{12}h^{3} + o(h^{3}), \\[2mm] \sqrt{x} = \sqrt{2}\Big(1 + \frac{h}{4} - \frac{h^{2}}{32} + \frac{h^{3}}{128}\Big) + o(h^{3}) \end{array}} avec chaque fois h=x−ah = x - a, où aa est le point considéré.

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