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bloque sur les intégrales

Posté par
molp
08-09-06 à 16:30

bonjour à tous,
Je suis bloqué sur ce problème depuis hier soir alors si quelqu'un pouvait m'aider ce serait genial. Merci d'avance.
- soit A un réel strictement positif.
- pour tout entier n *, on pose S[n] = (1/(k^a),k,k=1,n).
1. Montrer que pour tout entier k * : 1/((k+1)^a) (1/(t^a),t,k,k+1) 1/(k^a).
2. En déduire, pour tout entier n * : S[n+1] - 1 (1/(t^a),t,1,n+1) S[n].
3. Etablir à partir de 2. que pour tout n [2;+[(justifier au passage la nécessité de cette nouvelle hypothèse sur n) : (1/(t^a),t,1,n+1) S[n] 1 + (1/(t^a),t,1,n).

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : bloque sur les intégrales 08-09-06 à 17:15

Bonjour,

1. Soit k\in\mathbb{N}^*
Puisque x\mapsto\frac{1}{x^a} est décroissante sur \mathbb{R}^*, on a :
\forall t\in[k;k+1],\quad\frac{1}{(k+1)^a}\le\frac{1}{t^a}\le\frac{1}{k^a}
On intègre entre k et k+1 sachant que les membres de gauche et de droite sont constants :
(k+1-k)\frac{1}{(k+1)^a}\le\Bigint_k^{k+1}\frac{1}{t^a}\mathrm{d}t\le(k+1-k)\frac{1}{k^a}
\fbox{\frac{1}{(k+1)^a}\le\Bigint_k^{k+1}\frac{1}{t^a}\mathrm{d}t\le\frac{1}{k^a}}

Posté par
H_aldnoer
re : bloque sur les intégrales 08-09-06 à 17:16

Cc,

je suis pas sur de ce que je vais ecrire :
0<ktk+1
kata(k+1)a
1/ka1/ta1/(k+1)a
1/(k+1)a1/ta1/ka
1/(k+1)adt1/tadt1/kadt [entre k et k+1]
1/(k+1)adt1/tadt1/kadt [tjs entre k et k+1]
1/(k+1)a(k+1-k)1/tadt1/ka(k+1-k)
(1/(k+1)a)11/tadt(1/ka)1
1/(k+1)a1/tadt1/ka

pour k=1:
1/(1+1)a1/tadt1/1a [entre 1 et 2]
pour k=2:
1/(2+1)a1/tadt1/2a   [entre 2 et 3]

...

pour k=n:
1/(n+1)a1/tadt1/na   [entre n et n+1]

On somme membre à membre :
1/(1+1)a + 1/(2+1)a + ... + 1/(n+1)a1/tadt + 1/tadt + ... + 1/tadt1/1a + 1/2a + ... + 1/na

A gauche :
On a S[n+1]=1/1a + 1/2a + ... + 1/na + 1/(n+1)a
Donc S[n+1]-1=1/1a + 1/2a + ... + 1/na + 1/(n+1)a - 1 = 1/2a + ... + 1/na + 1/(n+1)a = 1/(1+1)a + 1/(2+1)a + ... + 1/(n+1)a
A droite :
Il est clair que 1/1a + 1/2a + ... + 1/na=S[n]

D'ou l'inéquation. (On utilise Chasles pour les intégrales)

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : bloque sur les intégrales 08-09-06 à 17:19

2. On fait la somme membre à membre de l'inégalité précédente pour k=1, ..., n. Il vient immédiatement :
\fbox{S(n+1)-1\le\Bigint_1^{n+1}\frac{1}{t^a}\mathrm{d}t\le S(n)}

Posté par
H_aldnoer
re : bloque sur les intégrales 08-09-06 à 17:21

Ok.
Je trouve pas le dernier moi

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : bloque sur les intégrales 08-09-06 à 17:23

3. En choisissant n\ge 2, on peut également écrire l'encadrement de la question 2. (valable pour tout n strictement positif) pour n-1 :
S(n)-1\le\Bigint_1^{n}\frac{1}{t^a}\mathrm{d}t\le S(n-1)
Donc :
S(n)\le\Bigint_1^{n}\frac{1}{t^a}\mathrm{d}t+1\le S(n-1)+1
En combinant avec l'encadrement trouvé en 2, il vient :
\fbox{\Bigint_1^{n+1}\frac{1}{t^a}\mathrm{d}t\le S(n)\le\Bigint_1^{n}\frac{1}{t^a}\mathrm{d}t+1}

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : bloque sur les intégrales 08-09-06 à 17:23

Bonjour H_aldnoer

Posté par
H_aldnoer
re : bloque sur les intégrales 08-09-06 à 17:24

Bah ! Bien vu Nico.

Slt au passage.

Posté par
molp
re : bloque sur les intégrales 08-09-06 à 18:28

merci à tous les deux, vraiment formidable !!!!!

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : bloque sur les intégrales 08-09-06 à 18:37

Pour ma part, je t'en prie.

Posté par
molp
re : bloque sur les intégrales 08-09-06 à 20:44

Si c'est pas trop y a encore une question que je croyais être capable de resoudre mais ce n'est en fait pas le cas. Donc je la met quand même si elle trouve preneur ce serait "genial" :
A partir de 3. déterminer la nature de (S[n]) dans les 3 cas : a=1, a<1, a>1.
merci d'avance etbonne soirée.

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : bloque sur les intégrales 09-09-06 à 03:48

Les intégrales présentes dans l'encadrement de 3., tu peux les... calculer.

si a=1 :
\ln(n+1)\le S(n)\le\ln(n)+1
le membre de gauche tend vers +oo, donc S(n) aussi

si a différent de 1 :
\frac{1}{1-a}\left(\frac{1}{(n+1)^{a-1}}-1\right)\le S(n)\le\frac{1}{1-a}\left(\frac{1}{n^{a-1}}-1\right)+1
si a < 1, le membre de gauche tend vers +oo, donc S(n) aussi
si a > 1, le membre de droite admet une limite finie, donc S(n) est majorée ; or elle est croissante ; donc elle converge.

Sauf erreur.

Nicolas

Posté par
molp
re : bloque sur les intégrales 09-09-06 à 08:10

merci infiniment et bonne journée.

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : bloque sur les intégrales 09-09-06 à 08:12

Pour ma part, je t'en prie.



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