Le sujet
S’il y a bien un objet que les mathématiques ont essayé de décrire, d’étudier et de penser depuis des millénaires, ce sont les polynômes. Tout au long de ce tutoriel, il sera question de développements limités, une merveilleuse manière de relier des fonctions très générales et des polynômes. La beauté venant du fait que les polynômes sont des objets très simples à un niveau local.
Les développements limités sont utiles dans de très nombreux domaines : en mathématiques bien sûr, mais aussi en physique et en informatique, pour ne citer qu’eux.
À qui s’adresse ce tutoriel ?
Ce tutoriel s’adresse à un lecteur déjà familier avec quelques éléments d’analyse réelle : dérivation, intégration, continuité, limites.
Malheureusement, tout ne pourra pas être défini mais cela ne devrait pas empêcher une bonne compréhension de l’exposé. Le but de ce tutoriel est de donner une approche claire et suffisamment formelle des développements limités. Il ne faut pas hésiter à combiner cette source avec d’autres, que ce soit pour plus d’exemples ou de définitions.
Développements limités
Application : la méthode de Newton
J’espère que par ce tuto vous aurez exploré en partie cet outil formidable. Les développements limités nous permettent d’étudier avec une précision arbitraire des problèmes locaux : limites, approximations, comparaisons, etc.
Le « miracle » se produit lors de l’établissement des opérations possibles. Les développements limités sont transparents aux opérations les plus classiques : somme, produit, composition. Cela nous permet de ne connaître qu’un petit nombre de développements de base et d’en déduire de nombreux autres.
Il est également apparu qu’admettre un développement limité à l’ordre est moins fort que d’être dérivable fois. Cela réduit un peu moins les conditions pour lesquelles on peut utiliser cet outil.
Tout ce qui a été fait ici peut s’étendre facilement à des fonctions complexes et multi-dimensionnelles pour l’espace d’arrivée. Par exemple, l’étude des courbes et surfaces paramétrées se fait en grande partie par des outils comparables.
Je remercie chaleureusement @dri1 qui a validé ce contenu et qui m’a poussé à écrire la seconde partie pour appuyer l’utilité de telles notions. Je remercie également l’ensemble des « bêta-testeurs » et autres relecteurs qui m’ont fait part de leurs critiques constructives.
Il ne suffit pas d’apprendre à l’homme une spécialité. Car il devient ainsi une machine utilisable mais non une personnalité. Il importe qu’il acquière un sentiment, un sens pratique de ce qui vaut la peine d’être entrepris, de ce qui est beau, de ce qui est moralement droit.
A. Einstein - Éducation pour une pensée libre