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Suite rationnelle de limite e

Posté par gouloum (invité) 20-04-07 à 16:56

Bonjour!
Voilà, j'ai un DM de mathèmatiques à faire pendant les vacances et j'ai quelques problèmes avec l'un des exos. J'ai réussi la première question grâce à une intégration par parties, malheureusement le reste me resiste un peu .Qqn peut-il m'aider ???
Pour n entier naturel non nul, on définit sur [1;e] la fonction fn(x) par:
fn(x)=(lnx)n/x². On pose alors In= \int_1^{e}fn(x)dx.

1. Montrer que I_{n+1}=-1/e +(n+1)I_{n}.

2.Prouver que 1/n!\times I_{n}= 1-1/e \sum_{k=0}^n 1/k!

3.En encadrant (lnx)n sur [1;e], montrer que 0I_{n}1.
En déduire que \lim_{x\to+\infty}In/n!=0

4.Prouver que \lim_{x\to+\infty}\sum_{k=0}^n1/k!=e

Voilà, merci d'avance

Posté par
Nofutur2
re : Suite rationnelle de limite e 20-04-07 à 18:07

La 2 se résoud simplement par récurrence en utilisant le résultat de la 1..

Posté par gouloum (invité)suite rationnelle de limite e 21-04-07 à 10:32

Merci beaucoup pour cette piste. J'ai essayé par recurrence mais je ne maitrise pas bien le factoriel et je ne vois pas comment faire apparaitre le k.Auriez-vous une autre piste à me donner?
J'ai aussi essayé la question 3, en encadrant x par 1 et e.Mais je ne trouve pas le bn résultat, je trouve:
0In-1/e+1
Il y a le -1/e en trop et je ne sais pas d'où vient mon erreur...
Merci pour votre aide.

Posté par
tiback
re : Suite rationnelle de limite e 21-04-07 à 11:58

Bonjour,
Pour la 2)
Inisialisation :
Pour n=1 (...) la propriéte est vrai .

On suppose (1/n!)*In = 1-1/e *\sum_{k=0}^n \frac{1}{k!}
Au rang n+1 tu as
(1/(n+1)!)*In+1 qui est egale a (1/(n+1)!)*((-1/e)+(n+1)In)
si on devellope  on a :
(1/(n+1)!)*((n+1)In) + (1/(n+1)!)*(-1/e)

or (n+1)/(n+1)!=1/n!
On a donc (1/n!)*In + (1/(n+1)!)*(-1/e)
Tu remplace (1/n!)*In par se qu'on avait supposé c a d (1/n!)*In = 1-1/e *\sum_{k=0}^n \frac{1}{k!}
Puis il reste plus cas factoriser par (-1/e).
T'aura donc 1-1/e *\Bigsum_{k=0}^{n+\1} \frac{1}{k!}.

La propriéte est vrai au rang n+1 .D'apres le principe de recurrence elle est vrai pour tout n naturelle.

Posté par gouloum (invité)suite rationnelle de limite e 21-04-07 à 13:24

Merci beaucoup pour cette réponse trés compléte . cela m'a beaucoup aidé et c'est vrai que sous les "k" et les "!" se cachait une récurrence toute simple, cependant à la fin, je trouve le bon résultat mais avec un terme en trop, j'ai:
1-1/e (1/(n+1)!+ \sum_{k=0}^n1/k!)
J'ai 1/(n+1)! qui me reste sur les bras, je ne sais pas d'où vient mon erreur...Et pour l'initialisation, je n'arrive pas à montrer p(1) vraie, car quand je calcule I1, je trouve -1, alors qu'on doit trouver 1-1/e je crois, pouvez-vous m'aider encore une fois ???

Posté par
tiback
re : Suite rationnelle de limite e 21-04-07 à 14:21

Salut
A la fin ta mal factorise c'est (si on factorise par (-1/e):
1-1/e*\sum_{k=0}^n \frac{1}{k!}+\frac{1}{(n+1)!}

Or \sum_{k=0}^n \frac{1}{k!} + \frac{1}{(n+1)!} = \Bigsum_{k=\0}^{n+\1}\frac{1}{k!}
et conclue .
Pour I1 refais le calcule .

Posté par gouloum (invité)Suite rationnelle de limite e 21-04-07 à 14:36

AAh oui d'accord je vois, merci je vais refaire le calcul de p1.Et est-ce que pour la 3éme question il faut bien commencer par encadrer x par 1 et e car je n'arrive pas au bon résultat ?? Un grand merci pour votre aide !!

Posté par gouloum (invité)Suite rationnelle de limite e 21-04-07 à 19:12

J'ai réessayer de faire le calcul de I1 à l'aide d'une intégration par parties et je trouve (-2/e)+1, mais ça ne correspond pas à ce qu'on doit trouver quand on fait le calcul à partir de l'expression de la question 2, je ne comprends pas , qqn peut-il m'aider ??

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : Suite rationnelle de limite e 21-04-07 à 19:33

I1 = (-2/e)+1 est correct

Et par la question 2:

1/1! X I1 = 1 - 1/e.(1/0! + 1/1!)
I1 = 1 - 1/e(1/1 + 1/1)
I1 = 1 - 2/e --> même réponse.
-----
Sauf distraction.  

Posté par gouloum (invité)suite rationnelle de limite e 22-04-07 à 19:18

merci pour l'aide j'ai enfin réussi à finir cette question.Qqn pourait m'indiquer si mon encadrement est bon à la troisiéme question?

Posté par gouloum (invité)Suite rationnelle de limite e 23-04-07 à 10:59

Désolée d'insister mais je bloque sur la troisième question:
j'ai commencé par encadrer (lnx)n par 0 et 1 mais j'arrive à : 0In(-1/e)+1
Je ne comprends pas , pouvez-vous m'aider ?

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : Suite rationnelle de limite e 23-04-07 à 11:34

sur [1 ; e] :

ln(1) <= ln(x) <= ln(e)
0 <= ln(x) <= 1

0 <= (ln(x))^n <= 1^n
0 <= (ln(x))^n <= 1

0 <= (ln(x))^n /x²  <= 1/x²

0 <= S(de1àe) (ln(x))^n /x²  dx <=  S(de1àe) 1/x² dx

0 <= In <=  [-1/x](de1àe)

0 <= In <=  [ 1 - 1/e]

et donc a fortiori :

0 <= In <= 1


0 <= In/n! <= 1/n!

0 <= lim(n-> +oo) In/n! <= lim(n-> +oo) [1/n!]

0 <= lim(n-> +oo) In/n! <= 0

et donc lim(n-> +oo) In/n! = 0

Erreur d'énoncé, la lim est pour n -> +oo et pas pour x -> +oo puisque l'intégration sur x se fait entre 1 et e.
-----
Sauf distraction.  

Posté par gouloum (invité)Suite rationnelle de limite e 23-04-07 à 12:00

Merci beaucoup pour votre réponse, et oui excusez-moi je me suis trompée en recopiant l'énoncé c'était bien n au lieu de x , par contre je ne comprend pas pq on peut dire In est compri entre 0 et 1, s'il est compri entre 0 et
(-1/e)+1.J'aurai compri si c'était (1/e)+1 ..Mais là...?

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : Suite rationnelle de limite e 23-04-07 à 12:16

Si un tas de pommes pèse moins de 10 kg

On peut dire à coup sûr que le tas de pommes pèse aussi moins de 15 kg

Donc si on a montré que :
Poids du tas de pomme <= 10 kg

on a aussi à coup sûr:
Poids du tas de pomme <= 15 kg

Si tu as compris, tu comprendras alors aussi que :

Si In <= [ 1 - 1/e]
on a, a fortiori :
In <= 1

Donc si In <= 0,6321

on est également sûr que In <= 1
-----
OK ?



Posté par gouloum (invité)SUITE RATIONNELLE DE LIMITE E 23-04-07 à 12:25

Huuum désolée, c'est vrai que c'était un peu débile de ma part, oui c'est tout bête je viens de m'en rendre compte, merci beaucoup tout le monde , j'ai enfin réussi à finir mon DM !!a+



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