Approximation uniforme
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PPrizee dernière édition par
Bonjour, je suis en classe prépa, et j'ai besoin d'aide pour faire un exercice. Je n'arrive pas à faire les calculs de la première partie du problème.
A. Calculs préliminaires :
- Démontrer que ∑p=0n(np)×(x)p×(1−x)n−p=1\sum_{p=0}^{n}{{n \choose p}\times(x)^{p}\times(1-x)^{n-p}=1}∑p=0n(pn)×(x)p×(1−x)n−p=1
- Démontrer que ∑p=0np×(np)×(x)p×(1−x)n−p=nx\sum_{p=0}^{n}{p\times{n \choose p}\times(x)^{p}\times(1-x)^{n-p}=nx}∑p=0np×(pn)×(x)p×(1−x)n−p=nx
- Démontrer que ∑p=0np×(p−1)×(np)×(x)p×(1−x)n−p=n(n−1)x2\sum_{p=0}^{n}{p\times(p-1)\times{n \choose p}\times(x)^{p}\times(1-x)^{n-p}=n(n-1)x^{2}}∑p=0np×(p−1)×(pn)×(x)p×(1−x)n−p=n(n−1)x2
- Déduire des questions précédentes que ∑p=0n(x−pn)×(np)×(x)p×(1−x)n−p=x(1−x)n\sum_{p=0}^{n}{(x-\frac{p}{n})\times{n \choose p}\times(x)^{p}\times(1-x)^{n-p}=\frac{x(1-x)}{n}}∑p=0n(x−np)×(pn)×(x)p×(1−x)n−p=nx(1−x)
L'exercice comporte deux autres parties mais j'ai déjà besoin d'aide pour cette première parti.
Pour la question 1, j'ai penser à sortir le premier terme et le dernier mais après je ne vois pas comment faire. Pourriez vous m'aidez à démarrer mes calculs s'il vous plaît.
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Bonjour,
Quelques idées pour te mettre sur la voie .
Idée : utilisela formule du Binome de Newton.
- C'est direct.
Le membre de gauche est (a+b)n(a+b)^n(a+b)n avec a=x et b=1-x
La somme est donc (x+1−x)n=1n=1(x+1-x)^n=1^n=1(x+1−x)n=1n=1
- Même idée , mais il faut faire une transformation avec les combinaisons avant de pouvoir appliquer la formule du binome.
Déjà , la somme peut s'écrire :$\sum_{p=1}^{n}{p\times{n \choose p}\times(x)^{p}\times(1-x)^{n-p}$
Tu sais ( ou tu démontres ) que :
p(np)=n(n−1p−1)p{{n}\choose{p}}=n{{n-1}\choose{p-1}}p(pn)=n(p−1n−1)
Ainsi , tu peux mettre n en facteur.
Ensuite , tu mets x en facteur
Dans le facteur restant , tu reconnais le la formule du binome (ce facteur vaudra 1 )- Même idée , mais il faut faire une transformation avec les combinaisons avant de pouvoir appliquer la formule du binome.
Déjà , la somme peut s'écrire :$\sum_{p=2}^{n}{p\times{n \choose p}\times(x)^{p}\times(1-x)^{n-p}$
Tu sais ( ou tu démontres ) que :
p(p−1)(np)=n(n−1)(n−2p−2)p(p-1) {{n}\choose{p}}=n(n-1){{n-2}\choose{p-2}}p(p−1)(pn)=n(n−1)(p−2n−2)
Ainsi , tu peux mettre n(n-1) en facteur
Ensuite tu peux mettre x² en facteur.
Dans le facteur restant , tu reconnais le la formule du binome (ce facteur vaudra 1 )Bons calculs.
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PPrizee dernière édition par
Merci de votre aide.
Donc pour le 1, c'est fait.
Pour le 2, ∑p=1np(np)xp(1−x)n−p\sum_{p=1}^{n}{p{n \choose p} x^{p}(1-x)^{n-p}}∑p=1np(pn)xp(1−x)n−p
p(np)=p×np(n−1p−1)=n(n−1p−1)p{n \choose p} =p\times \frac{n}{p}{n-1\choose p-1}=n{n-1\choose p-1}p(pn)=p×pn(p−1n−1)=n(p−1n−1)
∑p=1np(np)xp(1−x)n−p=∑p=1nn(n−1p−1)xp(1−x)n−p=∑p=1nn((n−1p−1)xp(1−x)n−p)=∑p=1nnx((n−1p−1)xp−1(1−x)n−p−1)\sum_{p=1}^{n}{p{n \choose p} x^{p}(1-x)^{n-p}}=\sum_{p=1}^{n}{n{n-1\choose p-1}x^{p}(1-x)^{n-p}}=\sum_{p=1}^{n}{n({n-1\choose p-1}x^{p}(1-x)^{n-p})}=\sum_{p=1}^{n}{nx({n-1\choose p-1}x^{p-1}(1-x)^{n-p-1})}∑p=1np(pn)xp(1−x)n−p=∑p=1nn(p−1n−1)xp(1−x)n−p=∑p=1nn((p−1n−1)xp(1−x)n−p)=∑p=1nnx((p−1n−1)xp−1(1−x)n−p−1)
On pose k=p-1
∑p=1np(np)xp(1−x)n−p=∑k=?nnx((n−1k)xk(1−x)n−k)\sum_{p=1}^{n}{p{n \choose p} x^{p}(1-x)^{n-p}}=\sum_{k=?}^{n}{nx({n-1\choose k}x^{k}(1-x)^{n-k})}∑p=1np(pn)xp(1−x)n−p=∑k=?nnx((kn−1)xk(1−x)n−k)
Je ne sais pas ce que je doit poser dans la somme pour k une fois le changement de variable fait. Je pense à k=0 mais je ne suis pas sur. Et il me manque l'étape de factorisation pour n car je ne vois pas comment factoriser de sorte à avoir k parmi n dans la formule.
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Sors nx du signe "somme"
De plus , en posant k=p-1 , k varie de 0 à n-1
L'exposant de (1-x) vaut n-p c'est à dire n-k-1
∑p=1np(np)xp(1−x)n−p=nx∑k=0n−1(n−1k)xk(1−x)n−k−1\sum_{p=1}^{n}{p{n \choose p} x^{p}(1-x)^{n-p}}=nx\sum_{k=0}^{n-1}{{n-1\choose k}x^{k}(1-x)^{n-k-1}}∑p=1np(pn)xp(1−x)n−p=nx∑k=0n−1(kn−1)xk(1−x)n−k−1
Il te reste à reconnaître la formule du binôme dans cette somme
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PPrizee dernière édition par
Ah oui en effet! Merci donc si je comprend bien après on applique la formule du binôme de Newton et on obtient:
nx(x+(1−x))n−1=1n−1nx=nxnx(x+(1-x))^{n-1}=1^{n-1}nx=nxnx(x+(1−x))n−1=1n−1nx=nx
Et on fait de même pour la question trois, sauf qu'on applique le binôme de Newton avec n-2, non?
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Tout à fait !
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PPrizee dernière édition par
Merci beaucoup j'ai même réussi à faire la 4ème question
Maintenant j'aurai besoin d'un peu d'aide pour la deuxième partie de l'exercice. J'ai des idées mais je ne sais pas si cela est correct .B. Majoration de S(x):
Soient n∈mathbbNmathbb{N}mathbbN* et x∈[0;1]. Le but de cette partie est de majorer la somme
s(x)=∑k=0n∣ x−kn ∣(nk)xk(1−x)n−ks(x)=\sum_{k=0}^{n}{\begin{vmatrix} \ x-\frac{k}{n} \ \end{vmatrix}{n \choose k} x^{k}(1-x)^{n-k}}s(x)=∑k=0n∣∣∣ x−nk ∣∣∣(kn)xk(1−x)n−k
On noteV l'ensemble des entiers k ∈ {0,...,n} tels que ∣ x−kn ∣≤1n{\begin{vmatrix} \ x-\frac{k}{n} \ \end{vmatrix}\leq \frac{1}{\sqrt{n}}}∣∣∣ x−nk ∣∣∣≤n1;
W l'ensemble des entiers k ∈ {0,...,n} tels que ${\begin{vmatrix} \ x-\frac{k}{n} \ \end{vmatrix}\ >\frac{1}{\sqrt{n}}}$.
On pose:
sv(x)=∑k∈v∣ x−kn ∣(nk)xk(1−x)n−ks_v(x)=\sum_{k\in v}^{}{\begin{vmatrix} \ x-\frac{k}{n} \ \end{vmatrix}{n \choose k} x^{k}(1-x)^{n-k}}sv(x)=∑k∈v∣∣∣ x−nk ∣∣∣(kn)xk(1−x)n−k et sw(x)=∑k∈w∣ x−kn ∣(nk)xk(1−x)n−ks_w(x)=\sum_{k\in w}^{}{\begin{vmatrix} \ x-\frac{k}{n} \ \end{vmatrix}{n \choose k} x^{k}(1-x)^{n-k}}sw(x)=∑k∈w∣∣∣ x−nk ∣∣∣(kn)xk(1−x)n−k5- Montrer que sv(x)≤1ns_v(x)\leq \frac{1}{\sqrt{n}}sv(x)≤n1.
6- Montrer que sw(x)≤x(1−x)ns_w(x)\leq \frac{x(1-x)}{\sqrt{n}}sw(x)≤nx(1−x).
7- en déduire que s(x)≤54ns(x)\leq \frac{5}{4\sqrt{n}}s(x)≤4n5.Pour la 5 j'avais pensé à dire que:
s(x)=x(1−x)ns(x)=\frac{x(1-x)}{n}s(x)=nx(1−x) et montrer que x(1−x)n≤1n\frac{x(1-x)}{n} \leq \frac{1}{\sqrt{n}}nx(1−x)≤n1
Pour la 6, je pensais faire de même mais je sais pas si j'ai le droit de prouver les inégalités de cette manière !
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Effectivement , ta démarche pour la 5) est bizarre car S(x) ne vaut pas x(1−x)x\frac{x(1-x)}{x}xx(1−x) ( à cause des valeurs absolues )
Une piste possible pour la 5)
En utilisant la condition sur V :
$s_v(x) \le \bigsum_{k\in v}\frac{1}{\sqrt n} {{n}\choose{k}}x^k(1-x)^{n-k}$
$s_v(x) \le \frac{1}{\sqrt n} \bigsum_{k\in v}{{n}\choose{k}}x^k(1-x)^{n-k}$
Vu que $\bigsum_{k\in v}{{n}\choose{k}}x^k(1-x)^{n-k}\le \bigsum_{k=0}^n{{n}\choose{k}}x^k(1-x)^{n-k}$
Tu peux déduire que :
$s_v(x) \le \frac{1}{\sqrt n} \bigsum_{k=0}^n{{n}\choose{k}}x^k(1-x)^{n-k}$
En utilisant maintenant la propriété A.1. , tu obtiens l'inégalité demandée.
*Je te laisse continuer ton DM.
Je n'ai pas cherché la 6) ni la 7)
Visiblement , la 7) est la conséquence de 5) et 6)
En ajoutant membre à membre 5) et 6) et en majorant le nouveau membre de droite obtenu , tu doit logiquement trouver l'inégalité souhaitée.*Bon DM !
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PPrizee dernière édition par
Merci beaucoup grâce à vous j'ai réussi à finir ces trois question ainsi que la dernière partie de mon exercice. Encore merci!
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De rien , et Bravo surtout !