Développement limité $\arctan(a(1+x))$
Réponses
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Bonjour,
oui : cela s'obtient (explicitement, à un ordre quelconque) par intégration terme à terme de la fonction rationnelle dérivée, que l'on peut développer après décomposition en éléments simples complexes, ou grâce à l'égalité $(1+a^2(1+x)^2)F'=a$, qui fournit une relation de récurrence linéaire en les coefficients. -
Bonjour
Je ne sais pas si j'ai bien compris mais en dérivant $arctan(a(1+x))$, on a $a \times \frac{1} {1+ a^2(1+x)^2} $
En faisant le DL en $0$, on obtient :
$a \times \frac{1} {1+ a^2(1+x)^2} =
a \times \frac{1} {1+ a^2 +2a^2x+ a^2x^2}
=\frac{a}{1+a^2} \times \frac{1} {1+ \frac{2a^2} {1+a^2}x + \frac{ a^2} {1+a^2}x^2 }
=\frac{a}{1+a^2} \times ( 1-(\frac{2a^2} {1+a^2}x + \frac{ a^2} {1+a^2}x^2) + (\frac{2a^2} {1+a^2}x + \frac{ a^2} {1+a^2}x^2)^2 + \circ(x^2) )
= \frac{a}{1+a^2} \times (1-\frac{2a^2} {1+a^2}x - \frac{ a^2} {1+a^2}x^2)+ \frac{(2a^2)^2} {(1+a^2)^2}x^2 + \circ(x^2) )
= \frac{a}{1+a^2} (1-\frac{2a^2} {1+a^2}x +\frac{(3a^4-a^2)} {(1+a^2)^2}x^2 + \circ(x^2))
$
Ensuite, je fais la primitive de ce DL qui prend la valeur de $arctan(a) $ en 0 ?
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Bonjour,
c'est possible ainsi, si l'ordre du DL est fixé et pas trop grand, mais, sinon, décompose en éléments simples de première espèce sur $\C$ (dénominateurs de degré $1$) et développe-les séparément.
A propos : dans $F'$, le dénominateur est déjà sous forme canonique, donc, il se factorise directement ; à la fin, il faudra donner le résultat sous forme réelle puisqu'il s'agit d'une fonction réelle. La même méthode vaut si l'on attend un développement en série entière, la théorie garantissant que le RCV est $>0$. -
Dans mon cas je dois faire un DL d'ordre 3 donc$\arctan(a(1+x))=\arctan(a) + \frac{a}{1+a^2} (x-\frac{2a^2} {2(1+a^2)}x^2 +\frac{(3a^4-a^2)} {3(1+a^2)^2}x^3 + \circ(x^3))$
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Bonsoir.Maple est d'accord sauf pour le terme en $x^3$, il ne trouve que $3a^4$, pas $4a^4$.Cordialement.
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J'ai l'avantage de ne pas avoir calculé moi-même; les logiciels de calcul formel ont cet intérêt !
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On a aussi une formule explicite : $\displaystyle\frac\pi4+\sum_{n=1}^{+\infty}(-1)^{n-1}\frac{\cos^n\varphi\sin n\varphi}nx^n$ avec $a={\rm cotg}\,\varphi$ ; le rayon de convergence est alors $1/|\cos\varphi|$ (le cas particulier où $a=0$ est sans intérêt).
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Bonjour!
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