Une majoration par Taylor-Lagrange
Exercice supplémentaire · niveau 1 (application) · mathématiques approfondies (ECG 1re année), chapitre 9 — Taylor, développements limités et convexité · Dérivées successives et Taylor-Lagrange
Énoncé
Majorer à l'aide de l'inégalité de Taylor-Lagrange appliquée à l'ordre , puis à l'ordre . Comparer aux valeurs exactes.
Corrigé
Ce qu'on montre. Que la majoration s'améliore fortement d'un ordre au suivant, parce que le dénominateur factoriel croît vite.
Le cadre. Posons , de classe sur , avec et . Son polynôme de Taylor à l'ordre en est donc , et à l'ordre également, puisque . L'inégalité de Taylor-Lagrange s'écrit, pour : où majore sur .
À l'ordre . Ici , donc sur : on prend et
À l'ordre . Ici , donc : on prend encore , et le polynôme de Taylor est toujours (le terme d'ordre étant nul) :
La comparaison. La valeur exacte est , donc La borne d'ordre () est correcte mais quinze fois trop grande ; celle d'ordre () est presque atteinte — l'écart relatif est de deux pour mille.
Ce qu'il faut retenir. Passer de l'ordre à l'ordre n'a rien changé au polynôme (il vaut dans les deux cas), mais tout changé à la majoration : le reste gagne un facteur et un facteur au dénominateur. Choisir l'ordre le plus élevé possible est donc gratuit et payant.
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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.