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xavier.perret
math_tech_info
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ae18ee90
Commit
ae18ee90
authored
7 years ago
by
orestis.malaspin
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Makefile
+4
-4
4 additions, 4 deletions
Makefile
cours.md
+111
-16
111 additions, 16 deletions
cours.md
with
115 additions
and
20 deletions
Makefile
+
4
−
4
View file @
ae18ee90
default
:
pandoc
-s
-
S
-o
test
.pdf cours.md
--filter
=
/home/malaspor/.cabal/bin/
pandoc-crossref
--template
=
default.latex
--
latex
-engine
pdflatex
pandoc
-s
-
o
cours
.pdf cours.md
--filter
=
pandoc-numbering
--filter
=
$(
PANDOC_CROSSREF
)
pandoc-crossref
--template
=
./
default.latex
--
pdf
-engine
pdflatex
latex
:
pandoc
-s
-S
-o
test
.tex cours.md
--filter
=
/home/malaspor/.cabal/bin/pandoc-crossref
--template
=
./default.latex
pandoc
-s
-S
-o
cours
.tex cours.md
--filter
=
/home/malaspor/.cabal/bin/pandoc-crossref
--template
=
./default.latex
epub
:
pandoc
-s
-S
-o
test
.epub cours.md
--filter
=
/home/malaspor/.cabal/bin/pandoc-crossref
-t
epub3
pandoc
-s
-S
-o
cours
.epub cours.md
--filter
=
/home/malaspor/.cabal/bin/pandoc-crossref
-t
epub3
htmlc
:
pandoc
-s
-S
-o
test.html cours.md
--filter
=
/home/malaspor/.cabal/bin/pandoc-crossref
--mathml
-t
html5
\ No newline at end of file
pandoc
-s
-S
-o
cours.html cours.md
--filter
=
/home/malaspor/.cabal/bin/pandoc-crossref
--mathml
-t
html5
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cours.md
+
111
−
16
View file @
ae18ee90
---
author
:
-
Orestis Malaspinas
title
:
Résumé du cours de
M
athématiques
autoSectionLabels
:
tru
e
title
:
Résumé du cours de
m
athématiques
autoSectionLabels
:
fals
e
autoEqnLabels
:
true
eqnPrefix
:
-
"
éq."
...
...
@@ -26,8 +26,11 @@ Fonctions
---------
Une fonction $f$ de façon générale est un objet qui prend un (ou
plusieurs) paramètres et qui lui (leur) associent un (ou plusieurs)
résultats. $$
\m
box{résultat}=f(
\m
box{paramètres}).$$
plusieurs) paramètres et qui lui (leur) associe (associent) un unique résultat. $$
\m
box{résultat}=f(
\m
box{paramètres}).$$
---
Exemple (Fonctions, généralités) +.#
1.
La tension $U$ est une fonction de la résistance $R$ et du courant
$I$ $$
\b
egin{aligned}
...
...
@@ -39,6 +42,8 @@ résultats. $$\mbox{résultat}=f(\mbox{paramètres}).$$
entier $x$ rend le prochain entier qui commence par la même lettre
que $x$. $$f(2)=10,
\
f(3)=13,
\
...$$
---
Dans ce cours nous allons nous intéresser à des fonctions à un seul
paramètre (aussi appelé variable). Si on note la variable $x$ et le
résultat $y$, de façon générale on peut écrire $$y = f(x).$$ Si par
...
...
@@ -46,6 +51,10 @@ ailleurs on a une fonction $g$ et une fonction $f$, on peut effectuer
des compositions de fonction, qu’on note $g
\c
irc f$, ou encore
$$y=g(f(x)).$$
---
Exemple (Fonctions) +.#
1.
Soit $f(x)=2
\c
dot x$ et $g(x)=
\s
qrt{x}$, alors la composition des
deux fonctions $$f(g(x))=f(
\s
qrt{x})=2
\s
qrt{x}.$$
...
...
@@ -53,10 +62,17 @@ $$y=g(f(x)).$$
avec trois fonctions $f(x)=2x^2+3$, $g(x)=
\c
os(2
\c
dot x)$, et
$h(x)=1/x$ $$f(g(h(x)))=f(g(1/x))=f(
\c
os(2/x))=2
\c
os^2(2/x)+3.$$
---
Pour certaines fonctions, notons les $f(x)$, on peut également définir
une fonction inverse que l’on note $f^{-1}(x)$ dont la composition donne
la variable de départ $$f(f^{-1}(x))=x.$$
---
Exemple (Fonction inverse) +.#
1. Soient $f(x)=2\cdot x$ et $f^{-1}(x)=x/2$, alors la composition des
deux fonctions $$f(f^{-1}(x))=f(x/2)=2x/2=x.$$
...
...
@@ -65,12 +81,20 @@ la variable de départ $$f(f^{-1}(x))=x.$$
$\sqrt{x}$ est l’inverse de $x^2$ uniquement pour les réels
positifs. $f(x)=x^2$ n’a pas d’inverse pour les $x$ négatifs.
---
Domaine de définition
---------------------
Définition (Domaine de définition) +.#
Le domaine de définition, noté $D
\s
ubseteq{
\m
athbb{R}}$, d’une fonction
$f$, est l’ensemble de valeurs où $f$ admet une image.
---
Exemple (Domaine de définition) +.#
1.
Le domaine de définition de $f(x)=x$ est $D={
\m
athbb{R}}$.
2.
Le domaine de définition de $f(x)=1/x$ est $D={
\m
athbb{R}}^
\a
st$.
...
...
@@ -78,6 +102,8 @@ $f$, est l’ensemble de valeurs où $f$ admet une image.
3.
Le domaine de définition de $f(x)=
\s
qrt{x+1}/(x-10)$ est
$D=[-1;10[
\c
up]10;
\i
nfty[$.
---
Limites
-------
...
...
@@ -86,22 +112,39 @@ Soit $f$ une fonction et $D\subseteq{\mathbb{R}}$ non-vide et non réduit
### Limite
Définition (Limite) +.#
Pour $f$ définie en $D$, sauf peut-être en $a$, on dit que $b$ est la
limite de $x$ en $a$ si $
\l
im
\l
imits_{x
\r
ightarrow a}f(x)=b$.
C’est-à-dire si on a un voisinage de $b$ qui contient toutes la valeurs
de $f(x)$ pour $x$ proche de $a$.
Si $f$ est définie en $a$ alors on a
$
\l
im
\l
imits_{x
\r
ightarrow a}=f(a)$.
Remarque +.#
Si $f$ est définie en $a$ alors on a $
\l
im
\l
imits_{x
\r
ightarrow a}=f(a)$.
1.
Si $f(x)=x$, alors $
\l
im
\l
imits_{x
\r
ightarrow 0}f(x)=0$.
---
Exemple (Limite) +.#
Si $f(x)=x$, alors $
\l
im
\l
imits_{x
\r
ightarrow 0}f(x)=0$.
---
Définition (Limite, asymptote) +.#
Pour $f$ définie en $D$, sauf peut-être en $a$, et $c$ un réel positif.
On dit que la limite de $f(x)$ en $a$ tend vers l’infini si l’intervalle
$[c;
\i
nfty[$ contient toutes les valeurs de $f(x)$ pour $x$ proche de
$a$.
1.
Si $f(x)=1/x^2$, alors $
\l
im
\l
imits_{x
\r
ightarrow 0}f(x)=
\i
nfty$.
---
Exemple (Limite, asymptote) +.#
Si $f(x)=1/x^2$, alors $
\l
im
\l
imits_{x
\r
ightarrow 0}f(x)=
\i
nfty$.
---
### Limite à gauche, limite à droite
...
...
@@ -109,17 +152,19 @@ Pour certaines fonctions, il est possible que le comportement de
celles-ci soit différent selon qu’on approche par la gauche ou par la
droite (i.e. $f(x)=1/x$).
On note la limite à droite $
\l
im
\l
imits{x
\r
ightarrow a^+} f(x)$ ou
On note la limite à droite $
\l
im
\l
imits
_
{x
\r
ightarrow a^+} f(x)$ ou
$
\l
im
\l
imits_{x
\r
ightarrow a,x>a} f(x)$ et
$
\l
im
\l
imits{x
\r
ightarrow a^-} f(x)$ ou
$
\l
im
\l
imits
_
{x
\r
ightarrow a^-} f(x)$ ou
$
\l
im
\l
imits_{x
\r
ightarrow a,x<a} f(x)$ la limite à gauche de la
fonction $f$ en $a$.
Si la fonction $f$ admet une limite en $a$, alors les deux limites
doivent être égales.
1.
Si $f(x)=1/x$, alors $
\l
im
\l
imits_{x
\r
ightarrow 0^+} f(x)=
\i
nfty$ et
$
\l
im
\l
imits_{x
\r
ightarrow 0^-} f(x)=-
\i
nfty$.
Exemple (Limite à gauche/droite) +.#
Si $f(x)=1/x$, alors $
\l
im
\l
imits_{x
\r
ightarrow 0^+} f(x)=
\i
nfty$ et
$
\l
im
\l
imits_{x
\r
ightarrow 0^-} f(x)=-
\i
nfty$.
### Asymptotes
...
...
@@ -164,10 +209,14 @@ $$\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{n}{\log(n)}=\frac{A}{\log(10)}\cdot\lim_{n\righ
Continuité
----------
Définition (Continuité) +.#
Soit $f$ une fonction définie sur un intervalle ouvert $D$ contenant
$a$. On dit que $f$ est continue en $a$ si et seulement si
$
\l
im
\l
imits_{x
\r
ightarrow a}f(x)=f(a)$.
Propriétés (Fonctions continues) +.#
Soient $f$ et $g$ deux fonctions continues en $a$ alors et $b$ un réel:
1.
$f+g$ est continue en $a$.
...
...
@@ -178,30 +227,42 @@ Soient $f$ et $g$ deux fonctions continues en $a$ alors et $b$ un réel:
4.
$h=g
\c
irc f$ est continue en $a$.
Définition (Continuité sur un intervalle) +.#
Une fonction $f$ est dite continue dans un intervalle $D=]a;b[$ si et
seulement si elle est continue en tout point de $D$. De plus, elle est
continue sur $D=[a,b]$ si elle est continue sur $]a;b[$ et continue à
droite en $a$ et à gauche en $b$.
\[
Théorème des valeurs intermédiaires
\]
Soit $f$ une fonction continue
Théorème (Valeurs intermédiaires) +.#
Soit $f$ une fonction continue
sur $D$, et $a,b$ deux points contenus dans $D$ tels que $a<b$ et
$f(a)<f(b)$, alors $$
\f
orall y
\i
n [f(a);f(b)],
\ \e
xists
\
c|f(c)=y.$$
Dérivées
--------
Définition (Dérivée en un point) +.#
Soit $f$ une fonction définie sur $D$ et $a
\i
n D$. On dit que $f$ est
dérivable en $a$ s’il existe un $b$ (appelé la dérivée de $f$ en $a$)
tel que $$
\b
egin{aligned}
&
\l
im
\l
imits_{h
\r
ightarrow 0}
\f
rac{f(a+h)-f(a)}{h}=b,
\h
box{ ou}
\\
&
\l
im
\l
imits_{x
\r
ightarrow a}
\f
rac{f(x)-f(a)}{x-a}=b.
\e
nd{aligned}$$
Définition (Dérivée sur un intervalle) +.#
Si $f$ est dérivable en tout point de $D=]a;b[$, alors on définit $f'$
la fonction dérivée de $f$ dans l’intervalle $D$ qui associe en tout
point $x$ de $D$ la valeur dérivée de $f$.
Propriété +.#
Si $f$ est dérivable en $a$ alors $f$ est continue en $a$.
Propriétés +.#
Soient $f$ et $g$ deux fonctions dérivables (dont les dérivées sont $f'$
et $g'$), et $a
\i
n{
\m
athbb{R}}$, alors
...
...
@@ -231,11 +292,15 @@ $C\in {\mathbb{R}}$, nous avons
6.
$f(x)=
\c
os(x)$, $f'(x)=-
\s
in(x$).
Définition (Dérivée seconde) +.#
Si $f'$ est dérivable sur $D$, alors sa dérivée, notée $f''$, est
appelée la dérivée seconde de $f$.
### Variation des fonctions
Propriétés (Croissance/décroissance) +.#
Soit $f'$ la fonction dérivée de $f$ sur $D$
1.
Si $f'>0$ sur $D$, alors $f$ est croissante sur $D$.
...
...
@@ -244,10 +309,14 @@ Soit $f'$ la fonction dérivée de $f$ sur $D$
3.
Si $f'=0$ sur $D$, alors $f$ est constante sur $D$.
Définition (Maximum/minimum local) +.#
Une fonction admet un maximum local (respectivement minimum local) sur
un intervalle $D=]a;b[$ s’il existe un $x_0$ tel que $f(x_0)
\g
eq f(x)$
(respectivement $f(x_0)
\l
eq f(x)$) pour tout $x
\i
n D$.
Propriété (Maximum/minimum) +.#
Soit $f$ une fonction dérivable sur $D=]a;b[$ et $x_0
\i
n D$. Si $f$
admet un maximum ou un minimum en $x_0$ alors $f'(x_0)=0$. De plus si
$f'(x_0)=0$ et $f'$ change de signe en $x_0$ alors $f(x_0)$ est un
...
...
@@ -315,21 +384,31 @@ l’intervalle $[a,b]$ de deux façon:
L’aire de sous la fonction $f(x)$ est donnée par la limite pour
$n
\r
ightarrow
\i
nfty$ de $A^i$ ou $A^s$ (si elle existe).
Remarque +.#
1.
Ces sommes peuvent être positives ou négatives en fonction du signe
de $f$.
2.
Une implantation informatique est immédiate.
Définition (Intégrabilité au sens de Riemann) +.#
Une fonction est dite intégrable au sens de Riemann si
$
\l
im
\l
imits_{n
\r
ightarrow
\i
nfty}A^i(n)=
\l
im
\l
imits_{n
\r
ightarrow
\i
nfty}A^s(n)=
\i
nt_a^b f(x){
\m
athrm{d}}x
$
.
$
$
\l
im
\l
imits_{n
\r
ightarrow
\i
nfty}A^i(n)=
\l
im
\l
imits_{n
\r
ightarrow
\i
nfty}A^s(n)=
\i
nt_a^b f(x){
\m
athrm{d}}x.
$$
Dans la formule $
\i
nt_a^b f(x){
\m
athrm{d}}x$ Ici $x$ est appelée
Dans la formule
$$
\i
nt_a^b f(x){
\m
athrm{d}}x,$$
$x$ est appelée
variable d’intégration, $a$ et $b$ sont les bornes d’intégration. Pour
des raisons de consistance dans les notations la variable d’intégration
ne peut être désignée avec le même symbole qu’une des bornes
d’intégration.
Intégration de $f(x)=x$ dans intervalle $[0,1]$.
Exemple (Intégration de Riemann) +.#
Intégrer de $f(x)=x$ dans intervalle $[0,1]$.
Solution (Intégration de Riemann) +.#
Il est trivial de calculer que cette aire vaut $1/2$ (c’est l’aire d’un
triangle rectangle de côté 1). Néanmoins, évaluons également cette aire
...
...
@@ -378,6 +457,8 @@ Si maintenant nous essayons de généraliser le calcul de l’intégrale
d’une fonction, il s’avère que le calcul d’une intégrale est l’inverse
du calcul d’une dérivée.
Définition (Primitive) +.#
Soit $f$ une fonction. On dit que $F$ est la primitive de $f$ sur
l’intervalle $D
\s
ubseteq{
\m
athbb{R}}$ si $F'(x)=f(x)$ $
\f
orall x
\i
n D$.
...
...
@@ -387,13 +468,25 @@ primitive de $f$. On dit donc que la primitive de $f$ est définie à une
constante additive près. En effet, si $F'=f$ on a
$$G'=F'+
\u
nderbrace{C'}_{=0}=F'=f.$$
Théorème (Unicité) +.#
S’il existe $a
\i
n D$ et $b
\i
n{
\m
athbb{R}}$ alors il existe une unique
primitive $F$ telle que $F(a)=b$.
---
Exemple (Unicité) +.#
Soit $f(x)=x$, alors l’ensemble de primitives correspondantes est
$G=x^2/2+C$. Si nous cherchons la primitive telle que $G(0)=0$, il vient
que $C=0$ et donc la primitive est unique et vaut $F(x)=x^2/2$.
---
---
Exercices (Primitives) +.#
Calculez les primitives suivantes (
*
Indication: Il s’agit de trouver les
fonctions $F(x)$ telles que $F'(x)=f(x)$
*
):
...
...
@@ -409,6 +502,8 @@ fonctions $F(x)$ telles que $F'(x)=f(x)$*):
6.
$F(x)=
\i
nt
\s
in(x){
\m
athrm{d}}x$.
---
Maintenant que vous avez calculé toutes ces primitives de base, nous
pouvons récapituler des formules qui seront importantes pour la suite:
...
...
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