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Niveau Maths sup
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Exercice sur intégration.

Posté par
Maxoudu94
24-04-09 à 18:58

Bonjour, j'aurai besoin d'aide à propos d'un exercice classique mais qui me pose problème. Le voici :

Soit f continue sur [0,1]. Pour x[0,1], on pose g(x)=01f(tx)dt.
Etudiez la continuité de g.

Pour moi, g est clairement continue sur [0,1], alors qu'en réalité il y a un problème en 0 mais je ne comprend pas pourquoi.
Merci d'avance.

Posté par
MatheuxMatou
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:00

bonjour...

comment ça "clairement" ?

il faut "démontrer"... par exemple que g est continue en "a"

soit a [0;1] et soit > 0

je te laisse me montrer qu'on peut trouver > 0 tel que etc...

mm

Posté par
Maxoudu94
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:10

En fait je n'arrive pas à identifier vraiment le problème qui se pose au niveau de la continuité de g, vous voyez ce que je veux dire?

Posté par
MatheuxMatou
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:14

ah voilà... donc cela n'est pas "clair" comme tu le disais dans ton premier post !

il faut essayer de majorer |g(x)-g(a)| par pour x suffisamment proche de a.

c'est la seule méthode rigoureuse si on ne dispose pas de théorème puissant...

Posté par
Maxoudu94
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:20

Mais pourquoi ne peut-on pas dire :
comme f est continue sur [0,1], alors g est bien définie (car 0xt1), et comme g est l'intégrale d'une fonction continue (de toute façon c'est obligé), alors g est continue sur son intervalle de définition.
Je me doute que mon raisonnement est faux, mais je ne sais pas où.

Posté par
MatheuxMatou
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:24

cite moi précisément le théorème de cours que tu utilises pour dire que l'intégrale d'une fonction continue de deux variables (car f(tx) est une fonction de deux variables) par rapport à l'une de ses variables (ici t) est continue par rapport à l'autre variable (ici x) ... ?

Posté par
MatheuxMatou
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:26

une autre méthode : puisque f est continue sur [0;1], elle admet une unique primitive F qui s'annule en 0 (et qui est dérivable, donc continue sur [0;1] )

pour x bloqué, quelle est la primitive par rapport à t de tf(tx) ? en fonction de F, bien sûr !)

Posté par
Maxoudu94
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:28

Ah d'accord, donc le problème vient du fait que l'on a le "f(tx)".
Et quand peut-on affirmer que l'intégrale d'une fonction est une fonction continue?

Posté par
MatheuxMatou
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:30

cela n'a pas de sens ce que tu dis... la variable "externe " est-elle dans les bornes ? dans la fonction ?...

réponds plutôt à mon dernier post

Posté par
Maxoudu94
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:33

La primitive par rapport à t de tf(tx) est F(tx)

Posté par
MatheuxMatou
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:34

pas vraiment, non...

si tu dérives F(tx) par rapport à t, cela te donnes quoi ?

Posté par
Maxoudu94
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:34

euh non c'est (1/t)F(tx)

Posté par
MatheuxMatou
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:35

encore moins ! si tu dérives ce machin là par rapport à t, tu obtiens un horrible quotient avec du t² au dénominateur !

tu n'as pas compris la question je crois

Posté par
MatheuxMatou
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:36

si tu dérives F(tx) par rapport à t, cela te donne quoi ?

Posté par
Maxoudu94
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:39

Ca donne f(tx)*x

Posté par
MatheuxMatou
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:40

je vais devoir quitter et  j'aimerais qu'on finisse cela...

dérivée de F(2t) ... ?
dérivée de F(3t) ... ?

dérivée de F(xt) par rapport à t ?

Posté par
MatheuxMatou
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:40

ah là d'accord

bon alors primitive par rapport à t de f(tx) ?

Posté par
Maxoudu94
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:42

Donc c'est (1/x)F(tx)

Posté par
MatheuxMatou
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:43

bon

tu commences à voir le problème quand x est nul ?

donc pour x non nul, tu peux exprimer g(x) en fonction de F...

g(x)= ... calcule ton intégrale

puis calcule g(0) à part

Posté par
Maxoudu94
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:46

Ah ok, donc le problème vient du fait que g(x)=(1/x)F(x)-(1/x)F(0).
D'où le problème en 0 c'est ça?

Posté par
MatheuxMatou
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:47

n'oublions pas que nous avons pris pour F la primitive de f s'annulant en 0 (c'est plus simple).

donc finalement :

pour x ]0;1], g(x) = ...

et g(0)= ...

Posté par
MatheuxMatou
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:48

c'est surtout que la méthode utilisant F ne fonctionne pas en 0... il faut calculer g(0) en remplaçant bêtement x par 0 !

Posté par
Maxoudu94
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:51

g(x)=(1/x)F(x) et g(0)=lim en 0 de (F(x)-F(0))/(x-0)=F'(0)=f(0)
Juste pour comprendre, on aurait pu prendre par exempple la primitive de f qui s'annule en 5, mais si on prend celle qui s'annule en 0, l'expression de g est simplifiée, c'est bien ça?

Posté par
MatheuxMatou
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:51

bon je te laisse poursuivre... reviendrai plus tard...

la continuité de g sur ]0;1] découle simplement d'un quotient de fonctions continues.

quand à 0, il faut que tu étudies la limite de g(x) quand x tend vers 0 et voir si elle vaut g(0)...

Posté par
MatheuxMatou
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:52

NON...

pour calculer g(0) tu remplaces x par 0 dans ta définition de g... qu'est ce que c'est que cette histoire de limite ?

Posté par
MatheuxMatou
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:53

ensuite seulement tu montres que la limite en 0 vaut bien la même valeur (ça c'est ce que tu as écrit au-dessus)

Posté par
MatheuxMatou
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:55

pour la primitive, bien sûr que tu peux prendre n'importe laquelle... tu obtiendras le même résultat.

simplement avec la mienne, g(x)=F(x)/x pour x non nul... c'est plus simple à écrire...;. c'est tout

Posté par
Maxoudu94
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:55

Donc on a g(0)=01f(0)dt=f(0)

Posté par
MatheuxMatou
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:56

voilà !

Posté par
MatheuxMatou
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:57

et ensuite tu calcules la limite de F(x)/x en 0... et tu trouves, comme tu l'as dit précédemment, F'(0), c'est à dire f(0)... et tu en déduis que g est aussi continue en 0

MM

Posté par
Maxoudu94
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 19:58

Je pense que vous avez deviné que c'était asssez flou pour moi, mais maintenant je pense avoir bien saisi le problème et la démarche, alors merci beaucoup de votre patience .

Posté par
MatheuxMatou
re : Exercice sur intégration. 24-04-09 à 23:54

il n'y a pas de quoi... ce fût un plaisir.

si cela t'a aidé à clarifier les choses, c'est parfait.

A une prochaine fois peut-être.

alain



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