Définition claire de "négligeable"

Bonjour,

Je n'arrive pas à trouver une définition sur le net du mot "négligeable" en mathématiques. Du style : "Une fonction admet un développement limité d'ordre n en a si le reste de Taylor d'ordre n en a est négligeable devant (x-a)^n". En fait ça fait deux ans que j'utilise des DL, que je note des o(1/n^2) etc... sans trop savoir ce que je fais réellement. Pouvez-vous me diriger vers une définition (ou un chapitre) éclairerait ma lanterne?

Merci d'avance

Réponses

  • Je pense que c'est clair dans ce document : http://laurentb.garcin.free.fr/Cours/ComparaisonFonctions/ComparaisonFonctions.pdf


    Le mot magique est "il existe une fonction ... qui tend vers 0...".

    On trouve parfois d'autres définitions (équivalentes) avec des inégalités, mais personnellement, elles ne m'ont jamais servi davantage que celle-ci, avec des égalités.

    Ensuite, il faut faire des exercices pour s'approprier cette notion.
    Elle semble simple, ensuite.
  • Des exercices à faire : page 2, la section 2.3.
    Ensuite, la 2.2 (en effet j'échange les deux sections, je trouve que c'est mieux en terme d"exercices").
  • En pratique $f$ est négligeable devant $g$ au voisinage de $a$ lorsque $\frac{f}{g}$ tend vers $0$ en $a$.

    Le problème est que si $g$ s'annule, l'expression $\frac{f}{g}$ peut poser problème. La vraie définition est la suite : $\forall \varepsilon > 0, \exists \eta > 0, |x-a| < \eta \Rightarrow |f(x)| \leq \varepsilon |g(x)|$. En pratique ça veut dire exactement la même chose, mais sans diviser par $g$. On peut bien sûr adapter tout ça dans le cadre des suites ($n$ assez grand) ou pour des fonctions au voisinage d'un infini.
  • En passant par https://fr.wikipedia.org/wiki/Limite_(mathématiques)#Limite_d.27une_fonction_en_un_point,

    j'apprends que la fonction qui vaut $0$ sur $\mathbb{R}^*$ et $1$ en $0$ n'a pas pour limite $0$ en $0$.
  • Magnéthorax écrivait:

    > j'apprends que la fonction qui vaut $0$ sur $\mathbb{R}^*$ et $1$ en $0$ n'a pas pour limite $0$ en $0$.

    Ca semble te surprendre ? Pourtant, il n'y a pas besoin de passer par wikipedia pour constater que la définition de limite en $0$ n'est pas satisfaite par $0$. Ni par n'importe quel autre nombre d'ailleurs.
  • Bah oui sinon la fonction serait continue...
  • Si E est un espace topologique, A partie de E


    1A indicatrice de A est continue ssi A est fermé et ouvert
  • Salut,

    Perso $o$, je vois ça comme une inconnue vérifiant $o^2=0$ (Une racine de $0$ non nulle, je sais c'est un peu complexe a imaginer). Mais on peut aussi dire qu'on va jouer avec des point épais, et c'est important ;

    Un point épais c'est un nombre $A$ dela forme $a+b(o)$, exemple de règle $(1+2(o))^2 = 1+4(o)+4(o)^2 = 1+4(o)$, oui, car $(o)^2=0$.

    Je pense qu'avec ma définition, il faut que je donne un exemple d'utilisation.

    On imagines que tu cherches la tangente au point $(1,1)$ du cercle d'équation $X^2+Y^2=2$.

    Et bien, on va juste chercher les points du cercle, mais pas dans $\R$, mais dans l'ensemble des points épais.

    Disons $A := a+x(o)$ et $B := b+y(o)$, avec la condition que le point $(a,b)$ soit dans le cercle $a^2+b^2=2$.
    $$
    A^2+B^2 = 2 \quad \Longleftrightarrow (a+x(o))^2+(b+y(o)^2=2 \quad \Longleftrightarrow \quad 2(ax+by) (o)= 0 \quad \Longleftrightarrow ax+by =0 \ \ (2 \ne 0)
    $$


    Prenons par exemple, $a=1$ et $b=1$, le point $(1,1)$ du cercle, on obtient : $x+y = 0$ : la direction tangente au cercle : $(x-1)+(y-1)=0$



    Je sais pas si ça fonctionne bien :-D
  • remarque : la définition que j'ai en tête est donc la version "épointée". C'est ce que j'ai appris en parcourant l'article français.

    héhéhé : pour moi, il y a une limite en 0 et elle vaut 0. Je n'en déduis pas pour autant la continuité puisque l'image de 0 est 1. Avec la définition que j'ai en tête, ce n'est donc pas contradictoire.

    Mais qu'on soit bien d'accord : je ne dis pas que la définition "épointée" est standard aujourd'hui, même s'il semble qu'elle l'ai été par le passé : https://fr.wikipedia.org/wiki/Limite_(mathématiques)#cite_note-3.La version anglaise de l'article opte pour la version épointée https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Limit_of_a_function&oldid=324069338#Definitions.

    Vous trouvez ça satisfaisant le fait que la fonction citée ait une limite à droite en 0, une limite à gauche en 0, que ces deux limites sont égales, mais qu'elle n'admette pas de limite en 0 ?

    Vous trouvez ça intuitivement satisfaisant le fait que la fonction $x\mapsto 0$ définies sur $\mathbb{R}^*$ a une limite en 0 tandis que la précédente n'en a pas ?
  • Il n'y a guère de satisfaction intellectuelle a attendre. Il y a une définition de limite d'une fonction en un point qui est valable dans n'importe quel espace topologique, quand on l'applique à $\R$, on voit que cette fonction n'a pas de limite en $0$, ce qui correspond strictement au dessin que l'on peut en faire. Ensuite, les limites épointées, pfff. Personnellement, je trouve que ça induit des prises de têtes sans grand intérêt. Si l'on y tient, autant considérer les limites le long d'un filtre quelconque. Ca ne sert pas à grand-chose dans la pratique, mais bon.
  • Les limites épointées ne sont-elles pas nécessaires pour parler de singularité levable en analyse complexe ?
  • Le fait qu'il y ait une limite ou pas dépend donc de ce qui se passe au au point considéré : je trouve ça gênant car ça ne correspond pas à l'idée que je me fais du "comportement asymptotique". Tant pis pour moi, donc.


    1. De manière standard, les limites à droite et à gauche sont "épointées", elles. Du coup, la fonction citée plus haut a une limite à droite en 0, une limite à gauche en 0, ces deux limites sont égales, mais elle n'admet pas de limite en 0. :-S

    2. https://fr.wikipedia.org/wiki/Limite_(mathématiques)#cite_note-3

    3. https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Limit_of_a_function&oldid=324069338

    Après je suis bien d'accord qu'il y a pas mort d'homme, hein.
  • @Tous : Mince, Je suis complètement hors sujet, j'ai cru que c'était une question d'algèbre B-)-
  • Il est temps de ressortir un document posté maintes fois ici, mais c'est pour la bonne cause : https://www.math.u-psud.fr/~perrin/CAPES/analyse/fonctions/definitiondelimite.pdf.
    Il est vrai que l'on s'est écarté de la question du fil.

    Cordialement.
  • @ Sylvain : nullement.

    @ Magnéthorax : les limites à droite et à gauche, comme leur nom l'indique, sont sévèrement limitées à un ensemble muni d'une topologie de l'ordre. La définition topologique générale est préférable quand on veut parler de limite tout court. Encore une fois, à part embrouiller les esprits, je n'ai jamais vu d'intérêt vraiment fondamental* à ces notions épointées et je vis très bien sans. Maintenant, ce n'est peut-être pas une expérience globalement partagée.

    @ all : effectivement, ceci n'a pas grand-chose à voir avec la définition claire de « négligeable ».

    * Ok, j'en rajoute un peu, si on tient vraiment à écrire des quotients différentiels, il vaut mieux ne pas diviser par $0$. Néanmoins, l'arsenal « épointé » ne me semble pas en tant que tel d'une utilité fondamentale, on peut s'en passer et c'est pas plus mal.
  • Ce débat me rappelle celui sur fonction = application ou pas :)
  • dom : merci pour le doc. Je retiens que l'avis de Perrin est nuancé : sans accorder une importance démesurée à la question (on est bien d'accord), il insiste surtout sur la nécessité d'être cohérent si on veut définir les notions de limite à droite et à gauche.
  • Et ben il suffit d'une nuit pour que ça parte loin! B-)-

    Sinon pour revenir au sujet, par exemple prenons ce cas:
    "La fonction $ x \mapsto e^x $ admet un développement limité au voisinage de $0$"
    Equivaut à dire
    "Le reste de Taylor d'ordre $n$ de la fonction $ x \mapsto e^x $ en $0$ est négligeable devant $x^n$"
    Equivaut à dire
    "Il existe une fonction $\epsilon : x \mapsto \epsilon (x) $ telle que $e^x = x^n * \epsilon (x)$ avec $\lim\limits_{x \rightarrow 0} \epsilon (x) = 0$

    Au risque de paraître bête, quelle est cette fameuse fonction $\epsilon$ ? Son existence est-elle le résultat d'un théorème pour toutes les fonctions non-polynomiale? Pouvons nous l'écrire sous la forme d'un polynôme?
  • Tu es sûr de ta troisième formulation ?

    P.S.
    1) Avoir un d.l. d'ordre $n$ en $0$ n'entraîne pas être dérivable à l'ordre $n$ en $0$.
    2) Dans le cas de l'exponentielle, après correction de la formulation, $\epsilon(x)= \displaystyle\sum_{k\geq 1} \dfrac{x^k}{(n+k)!}$
  • Je suis assez sûr pour la troisième formulation... où est l'erreur?
  • Tu sûr de chez sûr de
    > "Il existe une fonction $\epsilon : x \mapsto \epsilon (x) $ telle que $e^x = x^n * \epsilon(x)$ avec
    > $\lim\limits_{x \rightarrow 0} \epsilon(x) = 0$

    ????
  • Oups oui autant pour moi, je pense que j'aurais dû écrire ça ?

    "Il existe une fonction $\epsilon : x \mapsto \epsilon (x) $ telle que $R_n (x) = x^n * \epsilon (x)$ avec $\lim\limits_{x \rightarrow 0} \epsilon (x) = 0$
  • C'est quoi $R_n(x)$ ?

    Une fonction $f$ admet un développement limité à l'ordre $n$ en $a$ si elle est approchée par la somme partielle à l'ordre $n$ de sa série de Taylor avec une erreur négligeable devant $(x-a)^n$, c'est-à-dire $f(x) = f(a) + \frac{f'(a)(x-a)}{1!} + \dots + \frac{f^{(n)}(a)(x-a)^n}{n!} + o((x-a)^n)$ au voisinage de $a$, ou encore $f(x) = f(a) + \frac{f'(a)(x-a)}{1!} + \dots + \frac{f^{(n)}(a)(x-a)^n}{n!} + (x-a)^n \varepsilon(x)$ où $\varepsilon$ est une fonction définie au voisinage de $a$, tendant vers $0$ en $a$.

    Dans le cas où $f$ est analytique, ce $\varepsilon$ est juste le reste du développement en série entière de $f$ au voisinage de $a$ à l'ordre $n$ (divisé par $x^n$ bien sûr). Sinon le reste est donné par la formule de Taylor-Lagrange si les hypothèses du théorème sont satisfaites.
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