APPROXIMATION DE FONCTIONS D´
ERIVABLES PAR UNE
FONCTION POLYNOMIALE
D´efinition 1. Soit I⊂Run intervalle ouvert et soit f:I→Rune fonction.
(1) Si fest continue, on dit que fest de classe C0.
(2) Si fest d´erivable et si f0est continue sur I, on dit que fest de classe C1.
(3) Si fest d´erivable et si f0est d´erivable, on note f00 ou f(2) sa d´eriv´ee. Si f(2)
est continue, on dit que fest de classe C2.
(4) Plus g´en´eralement, pour tout N∗, si on peut d´eriver nfois la fonction f, et
si la d´eriv´ee n-i`eme, not´ee f(n), est continue, alors on dit que fest de classe
Cn.
(5) Si fest de classe Cnpour tout n∈N, alors fest infiniment d´erivable, on dit
que fest de classe C∞.
Exemple 2.
(1) La fonction fd´efinie sur Rpar f(x) = x2est C∞sur R.
(2) Soit fla fonction d´efinie sur Rpar f(x) = x4, on a pour tout x∈R:
f0(x) = 4x3, f00(x) = 12x2, f (3)(x) = 24x, f (4)(x)≡24, f (5)(x)≡0,
d’o`u :f(n)(x) = 0 pour tout x∈R.
(3) Plus g´en´eralement, pour tout n∈N, la fonction f:R→Rd´efinie par
f(x) = xnest de classe C∞et nous avons f(k)(x) = 0 pour tout entier
k≥n+ 1.
(4) les fonctions sin x, cos x, ex,cosh x, sinh xsont de classe C∞sur R.
(5) La fonction log xest de classe C∞sur ]0,+∞[.
(6) la fonction f(x) = x.|x|est de classe C2sur R∗et C1sur R.
Nous aurons besoin du r´esultat technique suivant.
Lemme 3. Soit I⊂Run intervalle ouvert, soit b∈Iet soit f:I→Rune fonction
de classe Cn+1,n∈N. On consid`ere la fonction g:I→Rd´efinie en posant :
g(x) = f(b)−f(x)−
n
X
k=1
(b−x)k
k!f(k)(x)
=f(b)−f(x)−b−x
1! f0(x)−(b−x)2
2! f(2)(x)− · · · − (b−x)n
n!f(n)(x).
Dans ces conditions, la fonction gest d´erivable sur Iet nous avons :
g0(x) = −(b−x)n
n!f(n+1)(x),
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