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Intégrale généralisée pas évidente

Posté par
soucou
25-04-08 à 09:41

Bonjour, quelques jours avant le concours, je me suis lancé dans le caclul de l'intégrale :

\displaystyle I=\int_0^\pi\frac{1-\cos(\frac{\theta}{3})}{\sin(\frac{\theta}{2})}dt

Outre le fait qu'elle soit généralisée en 0 et convergente, j'ai quelques rétisance à la calculer.

Je procède successivement par le changement linéaire \theta\longrightarrow6\theta puis je duplique pour me ramener à des sin(\theta) uniquement et j'effectue le changement de variable \theta\longrightarrow\tan(\frac{\theta}{2}).

Je parviens alors normalement à :

\displaystyle I=\frac{4}{\ 3\ }\int_0^{\tan(\frac{\pi}{12})}\frac{t}{3t^4-10t^2+3}dt

Bon naturellement une décomposition en élement simple s'impose, je parviens à \exist(\alpha,\beta,\gamma,\delta)\in\mathbb{R}^4 tel que :

\frac{X}{3X^4-10X^2+3}=\frac{\alpha}{\sqrt{3}X-1}+\frac{\beta}{\sqrt{3}+1}+\frac{\gamma}{X-\sqrt{3}}+\frac{\delta}{X+\sqrt{3}}

C'est à dire :

\(\array{\sqrt{3}&\sqrt{3}&3&3\\1&-1&3\sqrt{3}&3\sqrt{3}\\-3\sqrt{3}&-3\sqrt{3}&-1&1\\3&-3&-\sqrt{3}&\sqrt{3}}\)\(\array{\alpha\\\beta\\\gamma\\\delta}\)=\(\array{0\\0\\1\\0}\)

Et là j'ai comme l'impression que le système n'est pas compatible !

Bon bref, y a t-il plus court pour un exo d'oral de surcroît ?

Merci

Posté par
gui_tou
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 11:03

Salut soucou

Maple donne : 4$\rm\fr{X}{3X^4-10X^2+3} = \fr{\fr18X}{X^2-3}-\fr{\fr38X}{3X^2-1} = ...

J'ai l'impression qu'il manque du X à tes numérateurs, non ?

Posté par
gui_tou
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 11:16

Et y a une ptite erreur je crois

3$\rm \Bigint_0^{\pi} \fr{1-\cos\fr{\theta}{3}}{\sin\fr{\theta}{2}}d\theta = 6.\Bigint_0^{\fr{\pi}{6}} \fr{1-\cos(2u)}{\sin(3u)}du    ,   et pas     3$\rm\fr16.\Bigint_0^{\fr{\pi}{6}} \fr{1-\cos(2u)}{\sin(3u)}du

Je continue les calculs .. ^^

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 11:25

Bonjour vous deux,

d'accord avec Guillaume!

A ce stade précis "il faut"() penser à utiliser les fameuses règles de Bioche.:

l'intégrande (y compris le "du" final) est invariant par le changement u->-u ce qui incite à poser v=cos(u).

On tombe sur des simplifications monumentales, pour se ramener à:


4$\fr 13\Bigint_{\fr{\sqrt 3}2}^1\;\fr{1}{4v^2-1}dv.


Sauf erreur bien sûr!

Posté par
gui_tou
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 11:26

Et comme 4$\fr{1-\cos(2u)}{\sin(3u)}=\fr{2}{4\sin(u)\cos^2(u)-\sin(u)}-\fr{2\cos^2(u)}{4\sin(u)\cos^2(u)-\sin(u)}

soit encore :

4$-\fr{2(\cos(u)-1)(\cos(u)+1)}{\sin(u)(2\cos(u)-1)(2\cos(u)+1)

dont une primitive , selon Maple, est :

4$\fr12\ell n\(\fr{2\cos(u)+1}{2\cos(u)-1}\)

il vient alors 4$I=6.\[\fr12\ell n\(\fr{2\cos(u)+1}{2\cos(u)-1}\)\]_0^{\fr{\pi}{6}}=3.\ell n\(\fr{1+\sqrt3}{\sqrt3-1}\)-3\ell n(3)


'fin normalement

Posté par
simon92
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 11:29

gui_tou, tu ferrasq uoi aux concours sans maple?

Posté par
gui_tou
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 11:29

Salut Greg !

Je ne suis pas sûr qu'on tombe sur le même résultat ...

Posté par
gui_tou
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 11:30

simon > en DS y a pas maple ^^

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 11:31

Tu as vérifié avec Maple?

Posté par
simon92
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 11:31

mais je dis ca aprce que j'entend non stop parler de maple, si tu faisais sans maple, tu t'entrainerai mieux, non?

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 11:33

Bonjour simon, euh, ta dernière phrase mériterait à être explicitée!

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 11:34

d'être*

Posté par
gui_tou
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 11:37

simon > c'est pas pour moi , cet exo, dont je préfère demander à maple plutôt que de me payer les développements de trigo à la main.
en algèbre linéaire, rassure-toi, je fais sans maple... au DS aussi comme je le disais...

Greg >>

Intégrale généralisée pas évidente

Posté par
simon92
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 11:38

je recommence: je disais car, j'ai remarqué que Kevin et gui_tou parlaient non-stop de Maple, et je me demandait si au lieu d'uitliser des ligiciels et en utilisant plus leurs cerveaux, cela ne leur serait pas un peu plus bénéfique... J'en sais rien, peut-être qu'en prepa, tout le monde utilise maple, mais je préfère franchement faire le boulot moi même quand j'ai un exo plutot que de le demander a ma calculette ou a tout autre truc qui me le torche

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 11:48

Bizarre bizarre, je ne vois pas mon erreur...Merci en tout cas!

Posté par
simon92
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 11:49

moi je l'ai vu

Posté par
simon92
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 11:50

j'adore me faire prier^^

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 11:52

Vraiment?J'ai encore refait mes calculs, et tombe bien sur le même résultat!

Où vois-tu une erreur simon?

Posté par
simon92
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 11:55

bon, allez, je suis gentil , au lieu de diviser par 6, multiplie par 6, car la valeur que tu trouve est exactement un 36ème de la valeur a trouver ...

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 11:59

Loool merci, mais ce n'est pas une erreur de calcul!

Comme un idiot, je suis parti de la formule trouvée par soucou au lieu de partir de la formule rectifiée!

Conclusion: ma méthode est bien valable (ça me rassure!) et plus économique que la tienne Guillaume!

En tout cas l'idée de la règle de Bioche me semble être à garder en mémoire!

Posté par
gui_tou
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 12:03

3$\rm I=6.\Bigint_0^{\fr{\pi}{6}}%20\fr{1-\cos(2u)}{\sin(3u)}du=12\Bigint_0^{\fr{\pi}{6}}\fr{1-\cos^2(u)}{\sin(u)\(4\cos^2(u)-1\)}du

3$t=\cos(u) donne 3$dt=-\sin(u)du et

3$\rm I=6.\Bigint_0^{\fr{\pi}{6}}%20\fr{1-\cos(2u)}{\sin(3u)}du=12\Bigint_{\fr{\sqrt3}{2}}^1\fr{1-t^2}{(1-t^2)(4t^2-1)}dt=12\Bigint_{\fr{\sqrt3}{2}}^1\fr{1}{4t^2-1}dt



Posté par
simon92
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 12:03

oui j'ai pas dit que c'était une erreur de calcul

Posté par
gui_tou
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 12:08

Je termine, sinon c'est pas drôle

3$I=12\Bigint_{\fr{\sqrt3}{2}}^1 \fr{1}{4t^2-1}dt=12.\Bigint_{\fr{\sqrt3}{2}}^1 \(\fr{1}{2(2t-1)}-\fr{1}{2(2t+1)}\)dt=6.\Bigint_{\fr{\sqrt3}{2}}^1 \(\fr{1}{2t-1}-\fr{1}{2t+1}\)dt=...

On retrouve le bon résultat.

Bien vu Greg ! (mais on n'a pas vu en détail les règles de Bioche )

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 12:10

OK!

Bravo vous deux, vous aurez eu le dernier mot!

Posté par
simon92
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 12:15

en tout cas belle methode greg
(quel idée j'ai eu de tapper sur ma calculette la division du truc de gui_tou/maple, sur le tient??? )

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 12:22

C'est peut-être parce que tu as décidé de reBiocher ma méthode, simon!

Posté par
soucou
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 12:53

Merci à vous tous.

Je n'ai pas encore tout lu mais justement les règles de Bioche ne sont pas à mon programme, certes je les connais plus ou mois, mais il me semble que \theta\longrightarrow\tan(\frac{\theta}{2}) ne constitue pas une règle de Bioche justement (c'est le changement de variable à employer si elles ne fonctionnent pas).

Bon, je lirais en détail un peu plus tard.

Posté par
soucou
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 12:53

\theta\longrightarrow\tan(\frac{\theta}{2})

Posté par
soucou
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 13:00

Au fait quelle est la commande sous Maple et avec la TI-89 pour une décomposition en élément simple ?

Posté par
gui_tou
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 13:10

pour maple : convert(ta_fraction,parfrac) :p

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 13:12

Pour ce qui me concerne, ce fut un plaisir!

Posté par
soucou
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 15:16

Ce qui m'embête, c'est que hier, je l'avais fait mais en commettant une érreur de signe au dénominateur, 3X^4+10X^2+3 et j'avais trouvé à la fin 0.658 au lieu de 0.655... mauvais espoir ! Ce qui n'a value une décomposition en élement simple plus simple (quoique).



Sinon quel intérêt lors de l'application de la règle de Bioche de considérer le dt dans les hypothèses. Cela rievent au même de dire que f est paire donc t\longrightarrow f(t)dt aussi ? Idem pour le t\longrightarrow \pi\pm t ??

Posté par
Tigweg Correcteur
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 18:10

Ce que tu dis est faux soucou, si f est paire, alors f(t)dt est impaire puisque d(-t)=-dt.

La règle s'applique justement en transformant toute l'expression, "dt" y compris, j'insiste!

Posté par
soucou
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 20:18

D'accord, mais pour moi en disant ce que je disais j'avais comme arrière pensée quelques magouilles de la règle à faire bien évidement.

Posté par
soucou
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 20:35

Au fait, je l'ai reprise, ne serait-ce pas plutôt :

4$\fr 13\Bigint_{\fr{\sqrt 3}2}^1\;\fr{v^2}{4v^2-1}dv

v^2 au numérateur ?

Posté par
gui_tou
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 20:36

si tu regardes mon message de 12h03, tu verras que la 1-v² du numérateur se simplifie avec un 1-v² du dénominateur dû à un sin²

Posté par
soucou
re : Intégrale généralisée pas évidente 25-04-08 à 21:02

Grrr ! Bon j'arrête les maths jusqu'au concours.

Merci



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