Analyse 7
5. Les hypoth`eses i et ii sont trivialement v´erifi´ees. Il est clair que pour x > 0,
tel que x6= 1, on a (x−1) ln x > 0 et que lim
x→0+
√x
ln x= 0. Ainsi f:x7→ ln x
v´erifie les hypoth`eses de l’exercice.
Or G0(x) = x−1
ln x>0. Ainsi G, (donc aussi e
G) est croissante.
Par th´eor`eme, le fait que G0ait une limite en 1 montre que e
G, qui est continue
en 1, est d´erivable en 1, avec : e
G0(1) = lim
t→1G0(t) = 1.
Enfin, pour x > 1, on a : G(x)>x2−x
ln x2=x2−x
2 ln x, ce qui entraˆıne que :
lim
x→+∞G(x) = +∞.
Exercice 1.2.
Soit aet bdeux r´eels tels que a < b et fune fonction de classe C2sur I= [a, b].
On suppose que f0est strictement n´egative sur I, que fest convexe sur Iet
que f(a)>0 et f(b)<0.
1. a) Montrer qu’il existe c∈]a, b[ tel que f(c) = 0.
b) Soit uun r´eel de I. Montrer que l’abscisse de l’intersection de la tangente
`a la courbe de fau point d’abscisse uet de l’axe des abscisses est ´egale `a
u−f(u)
f0(u).
2. Soit gla fonction d´efinie sur Ipar g(x) = x−f(x)
f0(x).
On d´efinit la suite (xn)npar : x0∈[a, c[ et pour tout n∈N,xn+1 =g(xn).
a) Montrer que la suite (xn)nconverge vers c.
b) `
A l’aide de l’in´egalit´e de Taylor-Lagrange, montrer qu’il existe deux
r´eels strictement positifs met Mtels que pour tout xde I:
|g(x)−c|6(x−c)2M
2m
c) En d´eduire qu’il existe un r´eel kstrictement positif tel que pour tout
naturel non a l’in´egalit´e :
|xn−c|6kx0−c
k2n
.
Solution :
1. a) La fonction fest continue, strictement d´ecroissante sur l’intervalle [a, b]
et v´erifie f(a)×f(b)<0. Le th´eor`eme des valeurs interm´ediaires (version
stricte, dite aussi th´eor`eme de la bijection) permet d’affirmer l’existence et
l’unicit´e de c∈]a, b[ tel que f(c) = 0.
b) L’´equation de la tangente `a la courbe repr´esentative de fau point
d’abscisse uest donn´ee par y=f0(u)(x−u) + f(u).
Cette droite coupe l’axe des abscisses en un point d’ordonn´ee nulle, donc son
abscisse xv´erifie :
x=u−f(u)
f0(u)
2. a) La fonction gest d´erivable sur [a, b] et pour tout xde cet intervalle