Limite par un développement limité

KhaledJebari
Modifié (September 2022) dans Analyse
Je trouve un problème à déterminer la limite en +00  de ((cosh x)^sinh x)-(sinh x^(cosh x)) (qui vaut -00)
elle vient dans le cadre de chapitre "Développements limités"
Merci d'avance.

Réponses

  • jean lismonde
    Modifié (September 2022)
    Bonjour
    la limite de ton expression est en fait +oo
    la méthode des développements en série pour une limite en +oo n'est guère approprié,
    mais on peut utiliser des équivalents simples
    ton expression peut s'écrire $$A(x) = (\frac{e^x + e^{-x}}{2})^{\frac{e^x - e^{-x}}{2}} - (\frac{e^x - e^{-x}}{2})^{\frac{e^x+e^{-x}}{2}}$$
    tu mets en facteur $(\frac{e^x}{2})^{\frac{e^x}{2}}$ en négligeant en exposant $\frac{e^{-x}}{2}$ qui tend rapidement vers 0
    soit A(x) équivalent à $$(\frac{e^x}{2})^{\frac{e^x}{2}}[(1+\frac{1}{2e^{2x}})^{\frac{e^x}{2}} - (1-\frac{1}{2e^{2x}})^{\frac{e^x}{2}}]$$
    or $(1 + \frac{1}{2e^{2x}})^{\frac{e^x}{2}}$ a pour équivalent connu $e^{\frac{1}{4e^x}}$ pour x infini 
    et $(1 - \frac{1}{2e^{2x}})^{\frac{e^x}{2}}$ a pour équivalent $e^{\frac{-1}{4e^x}}$ pour x infini 
    donc A(x) a pour équivalent $(\frac{e^x}{2})^{\frac{e^x}{2}}[2sh(\frac{1}{4e^x}]$ avec sh(x) sinus hyperbolique
    soit encore $(\frac{e^x}{2})^{\frac{e^x}{2}}[\frac{1}{2e^x}]$
    et finalement A(x) diverge vers + oo très rapidement comme
    $$\frac{1}{2}(\frac{e^x}{2})^{\frac{e^x}{2}}$$
    Cordialement.
  • @jean lismonde Ce que tu as fait n'est qu'un développement limité en moins rigoureux. Du coup, c'est faux, car la réponse était bel et bien $-\infty$. Je trouve pour ma part l'équivalent quand $x \to +\infty$ :
    $$-x e^{-x} e^{(x - \ln(2)) \frac{e^x}{2}}$$
  • gebrane
    Modifié (September 2022)
    Bonjour @jean lismonde  etc si une vérification avec ta calculette ? 

    Bonjour @Bibix tu trouves quoi comme limite en -infty. Ma calculette disjoncte  édit  en -infty , ce n'est pas défini 
    Le 😄 Farceur


  • gerard0
    Modifié (September 2022)
    Bonjour Gebrane.
    En $-\infty$ tu cherches la limite d'une puissance variable d'un réel négatif variable ($\sinh(x)$) ce qui pose évidemment problème.
    Maple donne comme limite $-\infty$, mais je ne sais pas exactement ce qu'il calcule - C'est le problème des calculateurs formels, il faudrait connaître complétement comment les calculs ont été implémentés.
    Cordialement.
  • P.2
    P.2
    Modifié (September 2022)
    Posons $t=e^{-2x}.$ Alors \begin{align*}A&=\sinh x\log \cosh x=\frac{e^{x}}{2}(1-t)(x-\log 2+\log(1+t))\\&=\frac{e^{x}}{2}\left(x-\log 2-tx+t(1+\log 2)-\frac{3t^2}{2}+t^2\epsilon_A(t)\right)\end{align*} où $\epsilon_A(t)$ tend vers 0 si $t\to 0$ mais ne dépend pas de $x$ en ce sens que c'est une série entière en $t$, De même, \begin{align*}B&=\cosh x\log \sinh x=\frac{e^{x}}{2}(1+t)(x-\log 2+\log(1-t))\\&=\frac{e^{x}}{2}\left(x-\log 2+tx-t(1+\log 2)-t(1+\log 2)-\frac{3t^2}{2}+t^2\epsilon_B(t)\right).\end{align*}

    Posons pour simplifier $p(t) =t(1+\log 2)-\frac{3t^2}{2}.$ Et donc $$e^A-e^B=\exp(\frac{e^{x}}{2}(x-\log 2))\times \left(e^{-tx} e^{\frac{e^{x}}{2}(p(t)+t^2\epsilon_A(t))}-e^{tx} e^{\frac{e^{x}}{2}(p(-t)+t^2\epsilon_B(t))}\right)\sim\exp(\frac{e^{x}}{2}(x-\log 2))\times (-2e^{-2x}x)\times \frac{e^{x}}{2} .$$ On trouve bien $e^A-e^B\xrightarrow[x\to\infty]{}-\infty$ et l’équivalent de Bibix (avec la correction faite par Bibix).

  • Bibix
    Modifié (September 2022)
    Il y a une petite coquille dans ton message @P.2, tu as oublié de multiplier par $\frac{e^x}{2}$ ce qui fait que ton résultat est différent du mien.
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