Quelques contre-exemples troublants


Bertrand Hauchecorne

Vous pensiez tout connaître des développements limités ? Voici quelques contre-exemples déroutants...

Un développement limité qui ne provient pas de la formule de Taylor

Dire que la fonction f admet un développement limité à l’ordre 0 au voisinage de 0 équivaut à dire que f (x) = f (0) + o(1), c’est-à-dire que f (x) = f (0) + ε(x) avec ε tendant vers 0 en 0. En d’autres termes, c’est dire que f est continue en 0.

Dire que la fonction  f admet un développement limité à l’ordre 1 équivaut à dire que
f (x) = f (0) + ax + o(x), c’est-à-dire que   avec ε tendant vers 0 en 0. Cela équivaut à dire que  f est dérivable en 0 et que f ’(0) = a.

On pourrait être tenté de conjecturer que, pour tout n ≥ 2, la fonction  f admet un développement limité à l’ordre n au voisinage de 0 si, et seulement si, f est n fois dérivable en 0. Dans un sens, c’est vrai puisque, si f est n fois dérivable en 0, alors, par la formule de Taylor, elle admet un développement limité à l’ordre n. Cependant, la réciproque est grossièrement fausse !

Considérons en effet la fonction

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