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Programme de mathématiques MPSI, MP2I · semestre 1

Fonctions d’une variable réelle : limites et continuité, dérivabilité, convexité

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656 exercices
Texte officiel du programme

Dans cette section, on démontre les théorèmes de base relatifs aux fonctions réelles de variable réelle et on développe l’étude des fonctions convexes amorcée en terminale. Dans de nombreuses questions de nature qualitative, on visualise une fonction par son graphe. Il convient de souligner cet aspect géométrique en ayant recours à de nombreuses figures.

Les fonctions sont définies sur un intervalle $I$ de $\mathbb{R}$ non vide et non réduit à un point et, sauf dans les paragraphes A-d) et B-e), sont à valeurs réelles. On dit qu’une propriété portant sur une fonction $f$ définie sur $I$ est vraie au voisinage de $a$ si elle est vraie sur l’intersection de $I$ avec un intervalle ouvert centré en $a$ si $a$ est réel, avec un intervalle $]A, +\infty[$ si $a = +\infty$, avec un intervalle $]-\infty, A[$ si $a = -\infty$.

L’étude des suites récurrentes $u_{n+1} = f(u_n)$ est l’occasion d’introduire la notion de vitesse de convergence. Sur des exemples, on met en évidence divers comportements (convergence lente, géométrique, quadratique) en explicitant le nombre d’itérations nécessaires pour obtenir une précision donnée. On pourra en particulier présenter la méthode de Newton. De même, l’étude de la dérivabilité donne un prétexte pour présenter la notion de discrétisation, à travers la méthode d’Euler.

L1 Analyse Calcul d'intégrales solution

exo7 2084

Les fonctions suivantes sont-elles intégrables au sens de Riemann?

L1 Analyse Calcul d'intégrales solution

exo7 2085

Soit \(f:[a,b]\rightarrow \R\) une fonction continue sur \([a,b]\) ( ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales solution

exo7 2086

Soit \(f:[a,b]\rightarrow \R\) continue, positive; on pose ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales solution

exo7 2087

Soit \(f:[0,1]\rightarrow {\R}\) une application strictement croissante telle que ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales solution

exo7 2099

Calculer l’aire de la région délimitée par les courbes d’équation \(\displaystyle y=\frac{x^2}2\) et ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 2315

Soit \(f\) une fonction continue définie sur un intervalle borné ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 2317

Soit \(f : [0,1]\to \Rr\) une fonction continue.

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 2328

Soient \(a \neq 0\) un réel, et \(y>x>0\).

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 2329

Soit \(x>0\) un réel. Calculer les valeurs de ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 2330

  1. Fonction Gamma - Pour tout \(x>0\), on pose ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 2337

Soit \(\varphi\) la fonction définie sur \(\left[0,1\right[\) par ...

L3 Topologie Continuité, uniforme continuité solution

exo7 2357

Montrer que \(f\) est continue si et seulement si ...

L3 Topologie Continuité, uniforme continuité

exo7 2358

Soit \(f\) une fonction réelle continue sur \([0,1]\); montrer que ...

L3 Topologie Continuité, uniforme continuité

exo7 2359

Soit \(f\) une fonction continue de \(]0,1[\) dans ...

L2 Algèbre Espace euclidien, espace normé

exo7 2426

On considère l’espace vectoriel \(\R^n\) (\(n \ge 2\)), et ...

L1 Algèbre Polynôme, fraction rationnelle

exo7 2427

On note \(\R^n\) l’ensemble des \(n\)-uplets ...

L1 Algèbre Application linéaire

exo7 2432

Parmi les applications suivantes, lesquelles sont des endomorphismes de \(C^\infty(\R)\) ( ...

L3 Calcul différentiel Différentiabilité, calcul de différentielles solution

exo7 2505

Soit \(g:{\Rr}\to{\Rr}\) une application de classe \(C^2\) et ...

L3 Calcul différentiel Différentiabilité, calcul de différentielles solution

exo7 2518

Soit \(f\) une application réelle continue et dérivable sur \(]a,b[\) telle que ...

L3 Calcul différentiel Différentiabilité, calcul de différentielles solution

exo7 2519

Montrer que l’identité des accroissements finis n’est pas vraie pour les fonctions vectorielles en considérant ...

L3 Equation différentielle Solution maximale solution

exo7 2558

On considère l’équation \[x'=3x^{2/3} \mbox{ :} (1)\] avec condition initiale ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables solution

exo7 2621

Pour chacune des suites \((u_n)_n\) dans le plan \(\R^2\) ci-dessous, placer quel ...

L2 Analyse Fonction de plusieurs variables

exo7 2650

Soit \(f:\R^2\to\R\) définie par ...

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles

exo7 2688

Soit \(f:[a,+\infty[ \to \R\) une fonction de classe \(C^1\), telle que

...

L1 Analyse Dérivabilité des fonctions réelles

exo7 2689

Montrer que \[\forall x\in\R,\qquad |\sin x| \leq |x|,\] ...

L2 Géométrie Courbes planes

exo7 2696

On dispose d’un oscilloscope à deux voies. On applique sur la voie X une tension sinusoı̈dale de pulsation ...

L2 Géométrie Courbes planes

exo7 2703

Soit l’arc paramétré défini par \[x = {t-\sin t \over t^2}, \quad y = {1-\cos t \over t^2}.\] Montrer qu’il peut ...

L3 Analyse complexe Autre

exo7 2878

Montrer que \(\prod_{k=1}^\infty (1 + \frac ik)\) diverge tandis que ...

L1 Algèbre Polynôme, fraction rationnelle solution

exo7 3184

Soit \(P \in {\R[X]}\) tel que : \(\forall\ x \in \R\), on a ...

L1 Algèbre Polynôme, fraction rationnelle solution

exo7 3190

Soit \(S\subset \N\) fini et \(P=\sum_{s\in S} a_sX^s\in\C[X]\).

L1 Algèbre Polynôme, fraction rationnelle solution

exo7 3191

Montrer que l’ensemble des solutions de l’inéquation \(\sum_{k=1}^{100}\frac k{x-k}\ge 1\) est une r ...

L1 Algèbre Polynôme, fraction rationnelle

exo7 3232

Soit \(P \in {\R[X]}\) dont toutes les racines sont réelles.

L1 Algèbre Polynôme, fraction rationnelle solution

exo7 3239

Soit \(P = \sum_{k=0}^n a_kX^k \in {\R[X]}\) dont les racines sont réelles simples.

L1 Algèbre Polynôme, fraction rationnelle solution

exo7 3245

Soient \(a_0,\dots,a_n\in\R\) tels que \(|a_0| + \dots + |a_{n-1}| < a_n\). So ...

L1 Algèbre Polynôme, fraction rationnelle solution

exo7 3290

Soit \(P \in {\R[X]}\) ayant \(n\) racines positives distinctes (entre autres). ...

L2 Algèbre Déterminant, système linéaire solution

exo7 3453

Soient \({a,b,c,d} : \R \to \R\) des fonctions dérivables et ...

L2 Algèbre Réduction d'endomorphisme, polynôme annulateur solution

exo7 3521

Soit \(E = \mathcal{C}([0,+\infty[ \to\R)\) et ...

L2 Algèbre Espace euclidien, espace normé solution

exo7 3806

Soient \(A,B\) des matrices de \(\mathcal{M}_n(\R)\) symétriques et ...

L2 Algèbre Espace euclidien, espace normé

exo7 3837

Soit \(D\) le disque unité fermé de \(\R^2\). On considère l’espace ...

L2 Algèbre Espace euclidien, espace normé solution

exo7 3840

Soit \(E = \mathcal{C}([0,1],\R)\) muni du produit scalaire usuel et, pour ...

L1 Analyse Continuité, limite et étude de fonctions réelles

exo7 3845

Soit \(f : \R \to \R\) et \(T > 0\). On suppose que ...

L1 Analyse Continuité, limite et étude de fonctions réelles

exo7 3846

Soit \(f : {[0,+\infty[} \to \R\) une fonction continue ayant une limite finie en ...

L1 Analyse Continuité, limite et étude de fonctions réelles

exo7 3847

Pour \(x \in {[0,1[}\), on note \(x = \sum_{k=1}^\infty \frac{x_k}{10^k}\) le dév ...

L1 Analyse Continuité, limite et étude de fonctions réelles

exo7 3848

Soit \(f : \R \to \R\) continue telle que ...

L1 Analyse Continuité, limite et étude de fonctions réelles

exo7 3849

Soient \({f,g} : {\R} \to {\R}\) deux fonctions continues. On pose pour ...

L1 Analyse Continuité, limite et étude de fonctions réelles

exo7 3850

Soient \({f,g} : \R \to \R\) continues telles que : ...

L1 Analyse Continuité, limite et étude de fonctions réelles

exo7 3851

Soit \(f : \R \to \R\) uniformément continue. On pose ...

L1 Analyse Continuité, limite et étude de fonctions réelles

exo7 3852

Soient \({f,g}: {[a,b]}\to \R\) continues. On pose ...

L1 Analyse Continuité, limite et étude de fonctions réelles

exo7 3853

Soit \(f : {[a,b]} \to \R\) continue. Montrer que ...

L1 Analyse Continuité, limite et étude de fonctions réelles

exo7 3854

Soient \({f,g} : {[a,b]} \to \R\) continues. On suppose que : ...