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Calculateur de Série de Maclaurin

Calculez le développement en série de Maclaurin des fonctions courantes en x = 0. Termes polynomiaux d'ordre n, estimation du reste de Lagrange, rayon de convergence et graphique animé.

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Calculateur de Série de MaclaurinEssayez maintenant — gratuit ▼
Exemples :
FORMULE DE LA SÉRIE DE MACLAURIN
$$f(x) = \sum_{n=0}^{\infty} \frac{f^{(n)}(0)}{n!} x^n$$
Choisissez une fonction à développer
0 à 20
Vérifier l'erreur d'approximation

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Calculateur de Série de Maclaurin

Le Calculateur de Série de Maclaurin calcule le développement en série de Maclaurin des fonctions mathématiques courantes centrées en x = 0. Il génère l'approximation polynomiale d'ordre n, affiche un tableau complet des coefficients, fournit des estimations du reste de Lagrange pour l'analyse d'erreur, indique le rayon de convergence et propose un graphique animé interactif qui visualise comment les sommes partielles convergent progressivement vers la fonction d'origine.

Développements classiques en série de Maclaurin

1 + x + x²/2! + x³/3! + ...
sin(x)
x − x³/3! + x⁵/5! − ...
cos(x)
1 − x²/2! + x⁴/4! − ...
ln(1+x)
x − x²/2 + x³/3 − ...
arctan(x)
x − x³/3 + x⁵/5 − ...
1/(1−x)
1 + x + x² + x³ + ...

Formules clés

ConceptFormuleDescription
Série de Maclaurin\(f(x) = \sum_{n=0}^{\infty} \frac{f^{(n)}(0)}{n!} x^n\)Série de Taylor en a = 0
nième Coefficient\(a_n = \frac{f^{(n)}(0)}{n!}\)Coefficient de xⁿ
Reste de Lagrange\(|R_n(x)| \leq \frac{M |x|^{n+1}}{(n+1)!}\)Borne supérieure de l'erreur de troncature
Rayon de convergence\(R = \frac{1}{\limsup_{n \to \infty} |a_n|^{1/n}}\)Intervalle où la série converge

Comprendre la série de Maclaurin

Une série de Maclaurin représente une fonction comme un polynôme infini en utilisant les informations sur les dérivées de la fonction en x = 0. Le terme d'ordre zéro est simplement f(0), le terme de premier ordre capture la pente f'(0), le terme de second ordre capture la courbure f''(0)/2!, et ainsi de suite. Chaque terme supplémentaire affine l'approximation, correspondant à une dérivée de plus à l'origine. À l'intérieur du rayon de convergence, la somme infinie est exactement égale à la fonction.

Comment utiliser le Calculateur de Série de Maclaurin

  1. Sélectionner une fonction : Choisissez dans la liste déroulante (ex: sin(x), eˣ, ln(1+x)) ou cliquez sur un bouton d'exemple rapide pour remplir automatiquement le formulaire.
  2. Saisir le nombre de termes : Spécifiez n (0 à 20) pour l'ordre du polynôme. Un n plus élevé donne une meilleure précision mais plus de termes.
  3. Saisir éventuellement une valeur x : Tapez un nombre pour évaluer le polynôme et le comparer à la valeur exacte de la fonction, avec analyse d'erreur.
  4. Cliquer sur Développer la série : Appuyez sur le bouton pour calculer instantanément le développement de Maclaurin.
  5. Explorer les résultats : Consultez la formule polynomiale, le tableau des coefficients et la dérivation étape par étape. Utilisez le curseur ou le bouton Animer sur le graphique de convergence pour observer comment l'ajout de termes approche progressivement la fonction.

Maclaurin vs. Taylor

La série de Taylor généralise l'approximation polynomiale à n'importe quel point central a : \(f(x) = \sum_{n=0}^{\infty} \frac{f^{(n)}(a)}{n!}(x-a)^n\). La série de Maclaurin est le cas particulier où a = 0, simplifiant la formule en \(f(x) = \sum \frac{f^{(n)}(0)}{n!} x^n\). Alors qu'une série de Taylor peut être centrée n'importe où pour améliorer la convergence près d'un point spécifique, la série de Maclaurin est souvent préférée pour les fonctions ayant des dérivées simples à zéro, comme sin(x), cos(x) et eˣ.

Convergence et rayon de convergence

Chaque série entière possède un rayon de convergence R. Pour |x| < R, la série converge absolument ; pour |x| > R, elle diverge. Certaines séries (comme eˣ, sin(x), cos(x)) convergent pour tout x réel, donc R = ∞. D'autres (comme ln(1+x), 1/(1−x), arctan(x)) ont R = 1, ce qui signifie qu'elles ne convergent que dans l'intervalle (−1, 1) ou [−1, 1]. Le graphique interactif affiche les limites du rayon de convergence par des lignes rouges pointillées.

Reste de Lagrange et bornes d'erreur

Le reste de Lagrange \(R_n(x)\) quantifie l'erreur de troncature lors de l'utilisation des n+1 premiers termes. Sa borne est \(|R_n(x)| \leq \frac{M |x|^{n+1}}{(n+1)!}\), où M est le maximum de \(|f^{(n+1)}(t)|\) sur l'intervalle [0, x]. Pour des fonctions comme eˣ et sin(x), où toutes les dérivées sont bornées, cela fournit une garantie stricte sur la précision. La croissance factorielle au dénominateur signifie que l'erreur diminue rapidement à mesure que n augmente.

FAQ

Qu'est-ce qu'une série de Maclaurin ?
Une série de Maclaurin est un développement en série de Taylor d'une fonction centrée en x = 0. Elle représente une fonction comme une somme infinie de termes : f(x) = f(0) + f'(0)x + f''(0)x²/2! + f'''(0)x³/3! + ... Chaque terme implique une dérivée d'ordre supérieur de la fonction évaluée à zéro, divisée par la factorielle correspondante.
Quelle est la différence entre une série de Maclaurin et une série de Taylor ?
Une série de Maclaurin est un cas particulier de série de Taylor où le point de développement est a = 0. Une série de Taylor peut être centrée sur n'importe quel point a, en utilisant la formule f(x) = Σ f⁽ⁿ⁾(a)(x−a)ⁿ/n!. Quand a = 0, la série de Taylor devient une série de Maclaurin. La série de Maclaurin est plus simple car les termes (x−a)ⁿ se réduisent à xⁿ.
Qu'est-ce que le rayon de convergence ?
Le rayon de convergence R est la distance par rapport au centre (x = 0 pour la série de Maclaurin) à l'intérieur de laquelle la série converge vers la valeur réelle de la fonction. Pour |x| < R, la série converge ; pour |x| > R, elle diverge. Certaines séries comme eˣ, sin(x) et cos(x) convergent pour tous les nombres réels (R = ∞), tandis que d'autres comme ln(1+x) et 1/(1−x) ont R = 1.
Comment le reste de Lagrange est-il utilisé ?
Le reste de Lagrange R_n(x) donne une borne supérieure de l'erreur lors de l'approximation de f(x) avec les n+1 premiers termes. La formule est |R_n(x)| ≤ M × |x|^(n+1) / (n+1)!, où M est le maximum de |f^(n+1)(t)| pour t entre 0 et x. Un reste plus petit signifie une meilleure approximation. C'est essentiel en analyse numérique pour garantir la précision.
Pourquoi certaines séries de Maclaurin n'ont-elles que des puissances impaires ou paires ?
Cela est dû à la symétrie de la fonction. Les fonctions impaires comme sin(x) et arctan(x) satisfont f(−x) = −f(x), donc leurs dérivées d'ordre pair à 0 sont toutes nulles, ne laissant que des puissances impaires. Les fonctions paires comme cos(x) et cosh(x) satisfont f(−x) = f(x), donc leurs dérivées d'ordre impair à 0 sont nulles, ne laissant que des puissances paires. Ce motif est visible dans le tableau des coefficients.

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par l'équipe miniwebtool. Mis à jour : 2026-04-06

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