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Convergence d’integrale

Posté par
AlexQuiFlex
05-09-22 à 15:47

Bonjour, j'aurais besoin d'aide sur l exo suivant :

Soit f : R -> R continue telle que son integrale sur R+ converge. Soit a un reel strictement positif.
Montrer que l integrale sur R+ de f(t)exp(-at) converge.

J'ai essayé plusieurs IPP en faisant apparaître la primitive de f etc mais ça ne semble pas aboutir. Auriez-vous une idée ?

Posté par
Ulmiere
re : Convergence d’integrale 05-09-22 à 17:06

Si h est une fonction intégrable positive et f est continue et telle que |f(x)|\leqslant h(x) pour tout x, a ton avis, est-ce que f est intégrable ?
Et si oui, pourquoi ?

Posté par
AlexQuiFlex
re : Convergence d’integrale 05-09-22 à 18:43

Oui par theoreme de comparaison ?

Posté par
Ulmiere
re : Convergence d’integrale 05-09-22 à 19:25

La réponse est oui mais je ne sais pas ce que tu appelles théorème de comparaison exactement.

Maintenant qu'est ce que tu pourrais bien prendre pour faire et pour h, au vu de ton énoncé ?

Posté par
AlexQuiFlex
re : Convergence d’integrale 05-09-22 à 21:38

Ook je pense avoir le truc, effectivement c'etait plus simple que ce que je pensais ( l'exo etait dans la partie IPP alors je me suis obstiné à trouver une IPP, comme quoi …)
Merci

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Convergence d’integrale 05-09-22 à 21:46

Bonsoir AlexQuiFlex et Ulmiere



AlexQuiFlex \to il y a une petite imprécision dans ton énoncé,


Qu'entends-tu par :

Citation :
Soit f : R -> R continue telle que son intégrale sur R+ converge



Est ce la convergence tout court c'est à dire que la fonction x\mapsto\int_0^xf(t)dt admet une limite finie en +\infty ?


ou est ce la convergence absolue c'est à dire que la fonction x\mapsto\int_0^x|f(t)|dt admet une limite finie en +\infty ?

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Convergence d’integrale 05-09-22 à 23:04

Si c'est la convergence absolue c'est comme t'a expliqué Ulmiere.


Si c'est la semi-convergence (comme c'est le cas par exemple pour la fonction sinus cardinal) il me semble qu'une IPP n'est pas une mauvaise idée


Posté par
AlexQuiFlex
re : Convergence d’integrale 11-09-22 à 21:53

En effet, cela ne faisait pas reference à la convergence absolue, me revoilà au point de départ 🥲

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Convergence d’integrale 11-09-22 à 23:05

Bonsoir AlexQuiFlex


Citation :
En effet, cela ne faisait pas reference à la convergence absolue



Je m'en doutais


Si on note \Large\boxed{F:x\mapsto\int_0^xf(t)dt} (la primitive de f sur \mathbb R qui s'annule en 0)


une IPP donne pour tout réel x, \Large\blue\boxed{\int_0^xf(t)e^{-at}dt=F(x)e^{-ax}+a\int_0^xF(t)e^{-at}dt}



je te laisse alors voir pourquoi l'expression de l'encadré bleu ci-dessus admet une limite finie quand x\to+\infty sauf erreur de ma part bien entendu

Posté par
AlexQuiFlex
re : Convergence d’integrale 12-09-22 à 17:01

Par hypothese, comme l'integrale de 0 à +inf de f converge, alors F admet une limite finie en +inf. Donc F(t)exp(-at) tend vers 0 en +inf.

Il suffit donc de montrer la convergence de l'integrale de F(t)exp(-at).
Or par croissances comparées et comme F admet une limite finie en +inf,
F(t)exp(-at) = o(1/t^2) et on conclut par theoreme de comparaison sur [1, +inf[ et par le fait que F(t)exp(-at) est continue sur [0,1] segement. C'est ok ?

(Si F(t)<0 on fait -F(t)exp(-at) = o(1/t^2)  pour se ramener au cas positif et pouvoir appliquer les theoremes de comparaison)

Posté par
jarod128
re : Convergence d’integrale 12-09-22 à 19:37

Bonjour. La fin ne nécessite pas de o(1/t^2).  Il suffit de dire que sur R+, F est continue et admet une limite finie donc elle est bornée...

Posté par
AlexQuiFlex
re : Convergence d’integrale 12-09-22 à 21:48

Ok merci à tous pour votre aide précieuse !

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Convergence d’integrale 12-09-22 à 22:49

C'est un plaisir AlexQuiFlex


La remarque de jarod128 est pertinente

Posté par
Ulmiere
re : Convergence d’integrale 13-09-22 à 12:31

J'ai encore un petit doute sur l'énoncé.

On suppose que \int_0^x f(t)dt converge vers un réel quand x tend vers l'infini ?

Ou simplement que \limsup\limits_{x\to+\infty}\int_0^x f(t)dt < +\infty ?

Dans le premier cas on peut conclure facilement avec l'IPP. Mais dans le second ça semble plus compliqué



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