Leçon 224 : Exemples de développements asymptotiques de suites et de fonctions.

(2024) 224

Dernier rapport du Jury :

(2024 : 224 - Exemples de développements asymptotiques de suites et de fonctions.) Cette leçon est exclusivement consacrée à des exemples : on n'attend aucun exposé systématique sur les notions de développement asymptotique ou d'échelle de comparaison. Une certaine aisance dans la manipulation des relations de comparaison est attendue dans cette leçon. Presque toutes les parties du programme peuvent être mises à contribution : suites définies par une relation de récurrence ou implicitement, estimation asymptotique de sommes partielles ou de restes, fonctions définies par une série ou une intégrale (comportement de la fonction ζ au voisinage de 1 ou du logarithme intégral au voisinage de 8, méthode de Laplace ou de la phase stationnaire notamment), mais aussi solutions d'équations différentielles dont on peut étudier le comportement à l'infini ou la distribution des zéros. Il ne s'agit pas de présenter un grand nombre d'exemples triviaux, mais quelques exemples significatifs bien choisis et diversifiés, pour lesquels on analysera avec soin les idées essentielles des méthodes utilisées. Pour les candidates et candidats solides voulant aller plus loin, des exemples de méthodes d'accélération de convergence peuvent être présentées.

(2019 : 224 - Exemples de développements asymptotiques de suites et de fonctions.) Cette leçon ne sera pas utilisée pour la session 2020. Ses thèmes se retrouveront dans les leçons223, 239, 265. $\\$ Ce sujet permet d’exprimer un savoir-faire sur les techniques d’analyse élémentaire que ce soit sur les suites, les séries ou les intégrales. On peut par exemple établir un développement asymptotique à quelques termes des sommes partielles de la série harmonique, ou bien la formule de Stirling que ce soit dans sa version factorielle ou pour la fonction $\Gamma$. On peut également s’intéresser aux comportements autour des singularités de fonctions spéciales célèbres. Du côté de l’intégration, on peut évaluer la vitesse de divergence de l’intégrale de la valeur absolue du sinus cardinal, avec des applications pour les séries de Fourier, voire présenter la méthode deLaplace. L’étude de suites récurrentes, plus généralement de suites ou de fonctions définies implicitement, fait aussi partie du bagage de l’agrégatif, ou encore des études asymptotiques de solutions d’équations différentielles (sans résolution explicite).
(2017 : 224 - Exemples de développements asymptotiques de suites et de fonctions.) Cette leçon doit permettre aux candidats d’exprimer leur savoir-faire sur les techniques d’analyse élémentaire que ce soit sur les suites, les séries ou les intégrales. On peut par exemple établir un développement asymptotique à quelques termes des sommes partielles de la série harmonique, ou bien la formule de Stirling que ce soit dans sa version factorielle ou pour la fonction $\Gamma$. On peut également s’intéresser aux comportements autour des singularités de fonctions spéciales célèbres. Du côté de l’intégration, on peut évaluer la vitesse de divergence de l’intégrale de la valeur absolue du sinus cardinal, avec des applications pour les séries de Fourier, voire présenter la méthode de Laplace. Par ailleurs, le thème de la leçon permet l’étude de suites récurrentes (autres que le poncif* $u_{n+1} = \sin(u_n)$), plus généralement de suites ou de fonctions définies implicitement, ou encore des études asymptotiques de solutions d’équations différentielles (sans résolution explicite). *NDLR : poncif = Formule rabâchée, qui a perdu toute originalité ; cliché.
(2016 : 224 - Exemples de développements asymptotiques de suites et de fonctions.) Cette leçon doit permettre aux candidats d’exprimer leur savoir-faire sur les techniques d’analyse élémentaire que ce soit sur les suites, les séries ou les intégrales. On peut par exemple établir un développement asymptotique à quelques termes des sommes partielles de la série harmonique, ou bien la formule de Stirling que ce soit dans sa version factorielle ou pour la fonction Γ. On peut également s’intéresser aux comportements autour des singularités de fonctions spéciales célèbres. Du côté de l’intégration, on peut évaluer la vitesse de divergence de l’intégrale de la valeur absolue du sinus cardinal, avec des applications pour les séries de Fourier ; voire présenter la méthode de Laplace. Par ailleurs, le thème de la leçon permet l’étude de suites récurrentes (autres que $u_{n+1} = \sin(u_n)$), plus généralement de suites ou de fonctions définies implicitement, ou encore des études asymptotiques de solutions d’équations différentielles (sans résolution explicite).

Développements :

Plans/remarques :

2025 : Leçon 224 - Exemples de développements asymptotiques de suites et de fonctions.

  • Auteur :
  • Remarque :
    Méta-plan appris pour le jour J. Fait en juin 2024 et non validé par une personne compétente :

    I. Formules de Taylor et dvt asymptotiques
    1) Exemples et D. A. de fonctions usuelles
    2) Newton (DVT)
    3) Etude locale d'une courbe plane
    II. Suites et séries numériques
    1) Série harmonique
    2) Zêta (DVT)
    3) Stirling et Wallis (DVT)
  • Auteur :
  • Remarque :
    La plupart des mes plans sont inspirés de Ewna, Agentb0, Jouaucon, Abarrier et Marvin. Merci à eux. Attention aux coquilles ! Mes plans sont, en général, scannés juste après que j'ai finis de rédiger, bien sur quand je les ai relu j'ai trouvé des erreurs. Les références sont à la fin des plans.

    Plan semi détaillé.

    Leçon qui m'emmerde, trop de calculs troo de trucs chiants, et les exemples il n'y en a pas tant que ca je trouve. D'ailleurs mon 2eme dev est sûrement hors sujet, je donne un équivalent et pas un DL.
  • Fichier :
  • Auteur :
  • Remarque :
    Plans faits pendant l'année à 3. Pas toujours vérifiés ni forcément aboutis. N'étaient pas faits pour être partagés donc il y a des commentaires/remarques personnelles que vous ne comprendrez sûrement pas ! En espérant que le métaplan puisse tout de même aider !
  • Fichier :

2024 : Leçon 224 - Exemples de développements asymptotiques de suites et de fonctions.

  • Auteur :
  • Remarque :
    Pas un immense fan de cette leçon, mais elle se remplit bien.

    Les références sont indiquées à la fin du plan. N'hésitez pas à me contacter pour me signaler toute erreur ou imprécision.
  • Fichier :
  • Auteur :
  • Remarque :
    Retrouvez tous nos plans de leçons ainsi que les fichiers latex associés à nos leçons sur notre site : https://sites.google.com/view/tribalchiefandwiseman/home?authuser=0
    Bonne preparation à vous !
  • Auteur :
  • Remarque :
    Cette leçon est l'une des plus difficiles en analyse, si ce n'est LA plus difficile. La difficulté provient vraiment du fait que la leçon s'appelle "Exemples de..." et que dans les références, on ne trouve pas 50000 exemples...
    Tant bien que mal avec le Gourdon et le Rombaldi d'analyse réelle, on peut faire quelque chose de potable...
    Je pense que mes développements rentrent bien dans la leçon, mais le plus effrayant ce sont les questions du jury qui peuvent être très vite calculatoires...
    Il faut mettre Taylor-Young et les développements limités, la partie III-3) est indispensable, parce que les DA servent souvent à ça...
    On pourrait aussi éventuellement parler de vitesse et d'accélération de convergence.
    Le prof qui a encadré la leçon nous a mis en garde sur une chose importante : un équivalent n'est PAS un développement asymptotique. A la base, j'avais mis la méthode de Newton en développement, mais à cause de cette remarque je ne pouvais plus la mettre... J'ai donc mis la formule d'Euler-Maclaurin qui demande un certain travail sur les polynômes de Bernoulli (en plus c'est que du calcul...) mais ça se recase dans la 230 et c'est bien connaître les polynômes de Bernoulli
  • Références :
  • Fichier :

2023 : Leçon 224 - Exemples de développements asymptotiques de suites et de fonctions.

  • Auteur :
  • Remarque :
    Possibilité d'avoir ma version complète manuscrite en me contactant par mail.
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2019 : Leçon 224 - Exemples de développements asymptotiques de suites et de fonctions.

  • Auteur :
  • Remarque :
    J'ai eu beaucoup de mal à faire cette leçon. Je ne pense pas avoir fait un bon plan, je la met quand même en ligne pour les références.
  • Fichier :

2018 : Leçon 224 - Exemples de développements asymptotiques de suites et de fonctions.


2017 : Leçon 224 - Exemples de développements asymptotiques de suites et de fonctions.


2016 : Leçon 224 - Exemples de développements asymptotiques de suites et de fonctions.


Retours d'oraux :

2025 : Leçon 224 - Exemples de développements asymptotiques de suites et de fonctions.

  • Leçon choisie :

    224 : Exemples de développements asymptotiques de suites et de fonctions.

  • Autre leçon :

    208 : Espaces vectoriels normés, applications linéaires continues. Exemples.

  • Développement choisi : (par le jury)

    Asymptotique d'une équation du troisième degré

  • Autre(s) développement(s) proposé(s) :

    Pas de réponse fournie.

  • Liste des références utilisées pour le plan :

    Pas de réponse fournie.

  • Résumé de l'échange avec le jury (questions/réponses/remarques) :

    Il y avait 2 hommes et une femme. Ils ont tous pris autant la parole.

    Le plan:

    I°) Utilisations des dev limités
    II°) Exemples de dev asymp de fonctions
    1°) Fonctions définies par une intégrale dépendant d'un paramètre
    2°) Méthode de Laplace et exemple
    3°) Fonctions définies implicitement (DEV 1 uniquement)
    II°) Exemples de dev asymp de suites
    1°) Généralités (cas des séries)
    2°) Suites récurrentes (DEV 2)
    3°) Suites définie implicitement

    Il y avait quasiment que des exemples (j'avais environ 25 items qui remplissait presque les 3 pages) issues des FGNs.
    J'avais pas fait de rappels sur les dev asymptotique comme écrit dans le rapport et de toute façon ça aurait été du remplissage.

    Question dev:

    Q: pourquoi on a les inégalités sur les racines ?
    R: Grace aux DL des fonctions (les deux hommes semblaient convaincu. La femme un peu moins ducoup j'ai un peu détaillé en plus.)

    Q: Détails des majorations des restes à la fin
    R : j'écris avec un petit bug sur la majoration l'inégalité de Taylor -Lagrange. Je m'en suis sorti et les jury ont dit ok.


    Questions sur le plan

    Q: comment on trouve un des dev asymptotiques ?
    R: c'était par IPP successives, ont intégrait 1 et dérivait e^{-t²} , le jury acquiesçait.

    Q: utiliser les propriétés du plan pour montrer l'équivalent du sin itéré, (application de l'autre dev )

    R: Je montre comme dans les dev que c'est bien def, cv vers 0 et applique le dev pour conclure (j'ai expliqué un peu où les hypothèses du théorème apparaissait)

    Q: dev asymptotique en +infini de 1/(2+x)
    R: j'ai l'idée de transformer l'expression pour faire un dl en 0 , en posant y=1/x. J'ai eu peu de mal à trouver une bonne expression pour conclure. Avec un peu d'aide pour la transformer, on conclut avec dl de y*(1+2y)^{-1}

    Q: mq tan(x)=x admet une unique sol sur ]πn-π/2,πn+π/2[. + Dl de la solution

    ( On arrivait sur la fin)

    R: Je pose f(x)=tan(x)-x, donc il faut montrer que f admet un unique 0 sur l'intervalle, donc tableau variation puis TVI (je cafouillait un peu). Je conclus sur cette partie de la question. Et le jury dit que l'oral est terminé. (heureusement parce que j'avais aucune idée pour la suite)

  • Quelle a été l'attitude du jury (muet/aide/cassant) ?

    Le jury m'aidait quand je mongolisais.

  • L'oral s'est-il passé comme vous l'imaginiez ou avez-vous été surpris par certains points ? Cette question concerne aussi la préparation.

    Pas de surprise, à par le fait qu'il faisait super chaud, donc prenez une bouteille d'eau quoi qu'il arrive.

  • Note obtenue :

    14


Références utilisées dans les versions de cette leçon :

Elements d'analyse réelle , Rombaldi (utilisée dans 120 versions au total)
Analyse , Gourdon (utilisée dans 678 versions au total)
Suites et séries numériques, suites et séries de fonctions, El Amrani (utilisée dans 122 versions au total)
Probabilités et statistiques pour l'épreuvre de modélisation à l'agrégation de mathématiques, Chabanol, Ruch (utilisée dans 67 versions au total)
De l'intégration aux probabilités, Garet, Kurtzman (utilisée dans 118 versions au total)
Petit guide de calcul différentiel , Rouvière (utilisée dans 258 versions au total)
Oraux X-ENS Analyse 1 , Francinou, Gianella, Nicolas (utilisée dans 63 versions au total)
ORAUX X-ENS 6 (nouvelle édition), Francinou, Gianella, Nicolas (utilisée dans 10 versions au total)
Mathématiques pour l'agrégation : Analyse et Probabilités , Jean-François Dantzer (utilisée dans 44 versions au total)
Mathématiques Tout-en-un pour la Licence 2, Jean-Pierre Ramis, André Warusfel (utilisée dans 37 versions au total)
Analyse pour l'agrégation de mathématiques, 40 développements, Julien Bernis et Laurent Bernis (utilisée dans 166 versions au total)
Analyse numérique et équation différentielle , Demailly (utilisée dans 82 versions au total)
Probabilités pour les non-probabilistes, Walter Appel (utilisée dans 49 versions au total)
Tout-en-un MPSI, Claude Deschamps (utilisée dans 23 versions au total)
Tout-en-un MP/MP*, Claude Deschamps (utilisée dans 40 versions au total)
Petit guide de calcul différentiel [Doublon], François Rouvière (utilisée dans 19 versions au total)