diff --git a/base.tex b/base.tex index 31f69de..c70c2fa 100644 --- a/base.tex +++ b/base.tex @@ -12,6 +12,7 @@ \usepackage{listings} \usepackage{color} \usepackage{array} +\usepackage{tikz} \definecolor{dkgreen}{rgb}{0,0.6,0} \definecolor{gray}{rgb}{0.5,0.5,0.5} diff --git a/maths/approximations.tex b/maths/approximations.tex index 0a7735f..ef16284 100644 --- a/maths/approximations.tex +++ b/maths/approximations.tex @@ -210,6 +210,175 @@ même pour $r_2^n$. La solution générale de $(*)$ est $T_n=\alpha.r_1^n+\beta.r_2^n$ où $\alpha$ et $\beta$ sont déterminées par les conditions initiales. +\vspace{1em} + +\begin{enumerate}[4.] + \item +\end{enumerate} + +$$T_{n+1}(x)=2\times T_n(x)-T_{n-1}(x)$$ + +$$T_n(x)=\cos(n.\theta)\qquad\theta=\arccos(x)\Leftrightarrow$$ + +$$X=\cos(\theta)\Rightarrow dx=-\sin(\theta)d\theta$$ + +$$\int^1_{-1}\frac{T_n(x)T_m(x)}{\sqrt{1-x^2}}dx= +\int^0_\pi\frac{\cos(n.\theta).\cos(m\theta)}{|\sin(\theta)|}(-\sin(\theta)d\theta) +=\int^\pi_0\cos(n\theta)cos(m\theta)d\theta$$ +$$\int^\pi_0\cos(n\theta).\cos(m\theta)d\theta= +\frac{1}{2}\int^\pi_0\left(\cos(n+m)\theta+\cos(n-m)\theta\right)d\theta$$ +$$=\frac{1}{2}\left[\frac{\sin(n+m)\theta}{n+m}+\frac{\sin(n-m) +\theta}{n-m}\right]=0$$ + +\begin{enumerate}[5.] + \item +\end{enumerate} + +$$T_n(x)=0\qquad|x|\leq1$$ +$$\Leftrightarrow\cos(n\theta)=0\Leftrightarrow n.\Theta=\frac{\pi}{2}+k\pi +\Leftrightarrow\theta_k=\frac{\pi}{2n}+\frac{k\pi}{n}$$ + +Les racines de $T_n(x)$ soit~: + +$$X_k=\cos(\frac{\pi}{2n}+\frac{k\pi}{n})\qquad k=0,1\quad n=1$$ + +\paragraph{Exercice 2} Polynôme de Legendre + +On considère les polynômes~: + +\[ +\left\{ + \begin{array}{l l} + P_0(x) & =1\\ + P_n(x) & =\frac{1}{2^n!}\frac{d^n}{dx^n}((x^2-1)^n)\quad\forall n\geq1\\ + \end{array} \right. +\] + +Les polynômes vérifient la relation $P_n(x)=\frac{2n-1}{n}\times P_{n-1}(x) +-\frac{n-1}{n}P_n(x)\quad\forall n\geq2$. + +\begin{enumerate} + \item Montrer que $\int^1_{-1}x^k.P_n(x)dx=0\quad\forall k=0,1,...,n-1$. + \item En déduire la relation d'orthogonalité~: $\int^{1}_{-1}P_n(x).P_m(x)dx +=0\quad\forall n\neq m$. + \item Montrer que le coefficient dominant de $P_n(x)$ est~: $a_n= +\frac{(2.n)!}{2^n(n!)^2}$ + \item Montrer que $||P_n||=\sqrt{\frac{2}{2n-1}}$\\ + (Rappel~: $||P_n||=\sqrt{\int^1_{-1}P^2_n(x)dx}$) +\end{enumerate} + +\begin{enumerate}[1.] + \item +\end{enumerate} + +$$\frac{1}{2^nn!}\int^1_{-1}x^k\frac{d^n}{dx^n} +\left(\left(x^2-1\right)^n\right)dx +\left\{ + \begin{array}{l l} + u^1 & =\frac{d^n}{dx^n}\left(\left(x^2-1\right)^n\right)\\ + v & =x^k\\ + \end{array} \right. +$$ +$$=\frac{1}{2^nn!}\left(\left[x^k\frac{d^{n-1}}{dx^{n-1}}\left(\left(x^2-1 +\right)^n\right)\right]^1_{-1}\right)-k\int^1_{-1}x^{k-1}\frac{d^{n-1}}{dx^{n-1} +}\left(\left(x^2-1\right)^n\right)$$ +$$=\frac{-k}{2^nn!}\int^{1}_{-1}x^{k-1}\frac{d^{n-1}}{dx^{n-1}}\left(\left(x^2-1\right)^n\right)dx$$ + +\subparagraph{Deuxième intégration par partie} + +$$I=-\frac{k}{2^nn!}\int^1_{-1}x^{k-1}\frac{d^{n-1}}{dx^{n-1}}\left(\left(x^2-1\right)^n\right)dx$$ +$$=-\frac{k}{2^nn!}\left(\left[X^{k-1}\frac{d^{n-2}}{dx^{n-2}}\left(\left(x^2-1\right)^n\right)\right]^1_{-1} +\frac{d^{n-2}}{dx^{n-2}}\left(\left(x^2-1\right)^n\right)dx\right)$$ +$$I=\frac{k(k-1)}{2^nn!}\int^1_{-1}x^{k-2}\frac{d^{n-2}}{dx^{n-2}}\left(\left(x^2-1\right)^n\right)dx$$ + +Après $p$ intégration par parties, on obtient~: + +$$I=\frac{(-1)^p.k(k-1)(k-2)...(k-p+1)}{2^nn!}\int^1_{-1}x^{k-p}\frac{d^{n-p}}{dx^{n-p}}\left(\left(x^2-1\right)^n\right)dx$$ + +Si $p=k$ ($k$ intégrations par partie)~: + +$$I=\frac{(-1)^kk!}{2^nn!}\int^1_{-1}\frac{d^{n-k}}{dx^{n-k}}\left(\left(x^2-1\right)^n\right)dx$$ +$$=\frac{(-1)^kk!}{2^nn!}\left[\frac{d^{n-k-1}}{dx^{n-k-1}}\left(\left(x^2-1\right)^n\right)\right]^1_{-1}=0$$ + +\begin{enumerate}[2.] + \item +\end{enumerate} + +$$\int^1_{-1}P_n(x).P_m(x)dx=\sum^n_{k=0}a_k\int^1_{-1}x^k.P_m(x)=^?0\quad\forall n\neq m$$ + +Supposons que $n