3.2. Montrer qu’il existe un nombre r´eel τ∈[a, b] tel que N∞(Φ) = Φ(τ).
Correction : t7→ Φ(t) est continue et est donc born´ee sur le SEGMENT [a, b] ET elle atteint ses
bornes. On a donc
∃τ∈[a, b], N∞(Φ) = Φ(τ)
3.3. Soit τ∈[a, b] tel que N∞(Φ) = Φ(τ). Pour tout k∈[|0, n|], on d´efinit εkpar εk= 0 lorsque Lk(τ) = 0
et εk=|Lk(τ)|
Lk(τ)lorsque Lk(τ)6= 0. Soit ψla fonction d´efinie sur [a, b] v´erifiant les propri´et´es suivantes :
•ψest continue sur [a, b],
•pour tout k∈[|0, n|], ψ(xk) = εk,
•pour tout k∈[|0, n−1|] la restriction de ψ`a chaque intervalle [xk, xk+1] est de la forme ψ(t) = akt+bk
o`u aket bksont des r´eels. Les restrictions de ψ`a [a, x0] et [xn, b] sont constantes.
En calculant Λ(ψ)(τ), d´eterminer kΛk.
Correction : On a
Λ(ψ)(τ) =
n
X
k=0
ψ(xk)Lk(τ) =
n
X
k=0
|Lk(τ)|= Φ(τ) = N∞(Φ)
Ainsi, Λ(ψ)(τ)≤N∞(Λ(ψ)). Par ailleurs, ψest continue sur [a, b] et est comprise entre −1 et −1 de par
sa d´efinition (son graphe est compos´e de segment reliant des points d’ordonn´ees 1 e ou −1). On a donc
N∞(Λ(ψ)) ≤ kΛk, on en d´eduit que N∞(Φ) ≤ kΛk. L’autre in´egalit´e ayant ´et´e prouv´ee, on a finalement
kΛk=N∞(Φ)
I.4. Un r´esultat auxiliaire.
Soit pun entier naturel non nul et soit g∈Cp(IR,IR) une fonction s’annulant en p+ 1 points distincts
c0< c1<· · · < cpde l’intervalle [a, b].
4.1. Montrer que g0s’annule en au moins ppoints de [a, b].
Correction : On peut appliquer le th´eor`eme de Rolle `a la fonction gsur [ci, ci+1] pour obtenir un
point d’annulation de g0sur ]ci, ci+1[ car celle-ci est bien continue sur chaque segment et d´erivable sur
les intervalles ouverts. On a ainsi ppoints d’annulation distincts (les intervalles ouverts sont disjoints)
pour g0.
4.2. En d´eduire qu’il existe un point α∈[a, b] tel que g(p)(α) = 0.
Correction : On montre par r´ecurrence que la propri´et´e “g(k)s’annule au moins p+ 1 −kfois sur
[a, b]” est vraie pour tout k∈[|0, p|].
- Initialisation : le r´esultat est vrai par hypoth`ese sur gau rang 0 (et on vient mˆeme de le prouver au
rang 1).
- H´er´edit´e : soit n∈[|0, p −1|] tel que le r´esultat est vrai au rang n.g(n)s’annulant au moins p+ 1 −n
fois, on peut comme `a la question pr´ec´edente utiliser le th´eor`eme de Rolle pour montrer que sa d´eriv´ee
s’annule au moins p−nfois. On peut aussi dire qu’on utilise le r´esultat de la question pr´ec´edente
appliqu´ee `a g(n).
On a donc g(p+1) qui s’annule au moins p+ 1 −(n+ 1) fois et le r´esultat est vrai au rang n.
En particulier, l’hypoth`ese au rang pmontre que g(p)s’annule au moins 1 fois.
I.5. Une expression de f−Pn.
On note Tn+1 le polynˆome de IRn+1[X] d´efini pour xr´eel par Tn+1(x) = Qn
i=0(x−xi). Soit fune fonction
appartenant `a Cn+1([a, b],IR) et soit yun r´eel de [a, b], distinct de tous les xi, pour i∈[|0, n|]. On note
Pn(resp. Pn+1) le polynˆome d’interpolation de fde degr´e inf´erieur ou ´egal `a n(resp. n+ 1) aux points
xipour i∈[|0, n|] (resp. [|0, n + 1|]).
5.1. Montrer qu’il existe un r´eel rtel que pour tout r´eel x,
Pn+1(x)−Pn(x) = rTn+1(x)
Correction : Pn+1 −Pnest un polynˆome de IRn+1[X] s’annulant en x0, . . . , xn. Il est factorisable par
Tn+1 et, par degr´e, il existe une constante rtelle que
Pn+1 −Pn=rTn+1
5.2. En appliquant `a la fonction g=f−Pn+1 un r´esultat obtenu en I.4, montrer qu’il existe un r´eel
β∈[a, b] tel que f(n+1)(β) = r(n+ 1)!.
En d´eduire que pour tout y∈[a, b], il existe β∈[a, b] tel que
f(y)−Pn(y) = 1
(n+ 1)!Tn+1(y)f(n+1)(β) (1)
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