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convergence suite

Posté par
severinette
17-03-08 à 13:42

Bonjour , j'ai l'exercice suivant :

Soit f une fonction de classe C^1  définie sur [0 , 2] . On définit la suite Un (nN) par :

Un = f(t) sin(nt) dt ( sur 0 2pi) .

Montrer que la suite Un converge et que sa limite vaut 0 .

Ma réponse : pour montrer qu'une suite est convergente il n'y qu'une solution possible , montrer que la suite est monotone et majorée ou minorée .

Ici , la suite se traduit par :

-cos 0 , -cos 1 , -cos 2 , -cos 3 , -cos 4 , -cos 5 , - cos 6 , soit :

-1 , -0,54 , 0,41 , 0,99 , 0,65 , -0,28 , -0,96 .

On voit directement qu'avec ma méthode la suite ne converge pas du tout , quelqu'un voit mon erreur svp ?

merci .

Posté par
jeanseb
re : convergence suite 17-03-08 à 13:55

Bonjour

Essaie une petite intégration par parties, pour faire venir n au dénominateur.

Posté par
severinette
re : convergence suite 17-03-08 à 14:00

attends je ne te comprends pas , la fonction c'est sin x , donc l'intégrale c'est - cos x non ?

Posté par
jeanseb
re : convergence suite 17-03-08 à 14:04

Oui, mais sin (nx) a pour primitive 3$\rm \frac{- cos(nx)}{n} , et donc les numérateurs étant bornés, les fractions vont tendre vers 0.

Posté par
severinette
re : convergence suite 17-03-08 à 14:07

c'est tout et l'exercice est fini ?

Posté par
jeanseb
re : convergence suite 17-03-08 à 14:09

^Tu as fait l'ipp?

Posté par
severinette
re : convergence suite 17-03-08 à 14:10

non je vais essayer de la faire et te la montrer mais je demande simplement si le fait d'avoir ton résultat et de dire ce que tu as dit suffit à répondre à la question ?

Posté par
jeanseb
re : convergence suite 17-03-08 à 14:18

2$\rm On pose:
 \\ u =f(t) donc u'= f'(t) , fonction continue car f est C1
 \\ 
 \\ v' = cos(nt) donc v = \frac{- cos(nt)}{n}
 \\ 
 \\ 
 \\ Donc \Bigint_0^{2\pi} f(t) sin(nt) dt est de la forme \Bigint uv' donc = [u.v] - \Bigint u'.v
 \\ 
 \\ Dans chacun des termes de droite, on peut mettres \frac{1}{n} en facteur.
 \\ 
 \\ Et comme les numerateurs sont bornes, le tout tend vers 0.
 \\ 
 \\ Non?
 \\

Posté par
severinette
re : convergence suite 17-03-08 à 14:18

je n'arrive pas à faire ton intégration par parties , je prends :

sin (nx) , je considère que nx c'est u et sin c'est v' , donc j'ai :

uv' = uv - u'v

ce qui me donne :

cos(nx) = -cos(nx) - -cos(n)

ce qui n'est pas ton résultat donc j'ai faux...

Posté par
severinette
re : convergence suite 17-03-08 à 14:20

attends je ne comprends pas du tout ta démonstration , j'ai 1 ou 2 fonction ici , car moi j'ai sin et nx , mais toi t'as l'air de considérer seulement une fonction définie sin(nt) , je nage un peu...

Posté par
jeanseb
re : convergence suite 17-03-08 à 14:20

En principe, il faut faire le calcul que je fais, en indiquant les arguments (dérivabilité de f, continuité de f', numérateurs bornés).

Posté par
severinette
re : convergence suite 17-03-08 à 14:21

non mais moi je ne comprends pas quand tu définis u = f(t) , pourquoi pas u = nx et v = sin par exemple ? ya quelquechose que j'ai du louper .

Posté par
jeanseb
re : convergence suite 17-03-08 à 14:21

Tu as 2 fonctions:
1: t---> f(t) qui est C1

2: t---> sin(nt)  qui calcule le sinus de la quantité (nt).

Posté par
severinette
re : convergence suite 17-03-08 à 14:22

ah ben là c'est déjà plus clair , et je dois donc bien préciser que f(t) est continue et dérivable sur  0 , 2pi on est d'accord ?

Posté par
jeanseb
re : convergence suite 17-03-08 à 14:23

Sin tout court ne veut rien dire! Il faut le sinus d'un nombre. Ici, ton énoncé dit qu'on considère le sinus de (nt). Ce n'est pas sin \times nt.

Posté par
jeanseb
re : convergence suite 17-03-08 à 14:24

Oui

Posté par
severinette
re : convergence suite 17-03-08 à 14:24

d'accord , bon je vais essayer de développer ton intégration par parties

Posté par
severinette
re : convergence suite 17-03-08 à 14:25

non en fait je vois pas comment tu calcules la primitive de cos(nt) , pourquoi c'est pas -sin(nt) ?

Posté par
jeanseb
re : convergence suite 17-03-08 à 14:26

Citation :
je dois donc bien préciser que f(t) est continue et dérivable sur  0 , 2pi on est d'accord ?


Oui, et aussi que f' est continue, ce qui te permet d'intégrer (u'.v) car elle est continue donc intégrable.

Posté par
jeanseb
re : convergence suite 17-03-08 à 14:29

Citation :
je vois pas comment tu calcules la primitive de cos(nt) , pourquoi c'est pas -sin(nt) ?


Quand tu dérives sin(a.t) où a est une constante, tu obtiens a. cos(at) (c'est multiplié par la constante a).

C'est un cas particulier de la formule: (fog)' = f'og.g'   dérivée de la composée de 2 fonctions.

En intégrant, on divise par la constante , d'où le 1/n de mon calcul.

Posté par
severinette
re : convergence suite 17-03-08 à 14:30

ok jean mais comment diable intègres tu cos(nt) , car pour moi l'intégrale de cos (nt) c'est sin(nt) et non -cos(nt)/n...

Posté par
severinette
re : convergence suite 17-03-08 à 14:32

ah merci j'ai mieux compris , je vais retravailler ce genre d'exercice car j'etais complètement à coté , merci bcp de ton aide précieuse jeanseb .

Posté par
severinette
re : convergence suite 17-03-08 à 14:33

mais quand meme faudrait que tu me montres le détail de l'intégration de a cos (at) car je visualise très mal les étapes...si tu veux bien .

Posté par
severinette
re : convergence suite 17-03-08 à 14:45

jeanseb j'ai relu et je ne comprends plus en fait , tu choisis u = f(t) , donc u' = f(t) , jusque là tt va bien . Mais pour v , on doit choisir v = sin(nt) donc  v' = cos(nt) , je vois absolument pas d'où tu sors -cos (nt) / n , j'ai des cours sous les yeux ça colle pas avec ce que tu écris...

v' doit etre égal à sin(nt) et non cos(nt) comme tu écris ...

Posté par
jeanseb
re : convergence suite 17-03-08 à 14:46

cos(a.t)

une primitive de cost est -sint

or sin (b.t) a pour dérivée b. sin (bt). Donc pour arriver à cos (bt), il faut partir de \frac{sin(bt)}{b} dont la dérivée sera donc b.\frac{sin(bt)}{b}= sin (bt)
Il n'y a plus qu'à mettre le signe - et c'est bon...Non?

Posté par
jeanseb
re : convergence suite 17-03-08 à 14:49

Citation :

v' doit etre égal à sin(nt) et non cos(nt) comme tu écris ...


Bien sûr...excuse, j'ai mal tapé. Mais le v est correct (cos(nt))/n, qui est bien une primitive de sin(nt)

Posté par
jeanseb
re : convergence suite 17-03-08 à 14:49

en rajoutant un -: -cos(nt)/n

Posté par
severinette
re : convergence suite 17-03-08 à 14:52

non jean je conteste ta réponse ( bien que je sais que tu as bon ) , je souhaite qu'on reprenne au début suivant mes cours , je prends :

u(x) = f(t) , donc u'(x) = f'(t) , je suis d'accord avec toi .

v'(x) = sin(nt) donc v(x) est logiquement égal à -cos(nt) vu que nt représente un nombre et non une fonction .

Posté par
jeanseb
re : convergence suite 17-03-08 à 14:57

Citation :

v'(x) = sin(nt) donc v(x) est logiquement égal à -cos(nt) vu que nt représente un nombre et non une fonction .


Ben non, c'est là qu'est ton "incompréhension": nt est bien un nombre, mais situ regardes bien ton intégrale, il y a dt à la fin , ce qui veut dire que tu intègre par rapport à t et pas par rapport à nt.

C'est de là que vient le 1/n de l'intégration.

Posté par
jeanseb
re : convergence suite 17-03-08 à 15:00

Citation :

v'(x) = sin(nt) donc v(x) est logiquement égal à -cos(nt)


Relis mon post de 14 46.

Posté par
severinette
re : convergence suite 17-03-08 à 15:01

donc on conclut , la formule c'est :

primitive de uv' = uv - primitive u'v

primitive f(t) sin(nt) = f(t) -cos(nt)/n - f(t) ...la primitive de v c'est quoi alors , ya des tonnes de calculs à faire ou quoi , punes je mélange tout c'est énervant

Posté par
jeanseb
re : convergence suite 17-03-08 à 15:06

Rerprends mon post de 14. 18 avec la cotrrection que tu as faite cad v'= sin nt

Le reste est correct.

Posté par
jeanseb
re : convergence suite 17-03-08 à 15:06

Je dois partir...

Posté par
severinette
re : convergence suite 17-03-08 à 15:10

mais c'est ce que j'essaye de faire depuis 1 heure et je n'y arrive pas , j'en suis ici :

u(x) = f(t) , donc u'(x) = f'(t)

v'(x) = sin(nt) donc v(x) = -cos(nt)/n



uv' = uv - u'v

f(t) sin(nt) = f(t) -cos(nt)/n - f(t) * ?

l'intégrale de -cos(nt)/n je ne la trouve pas du tout...

Posté par
jeanseb
re : convergence suite 17-03-08 à 18:25

2$\rm \Bigint_0^{2\pi}f(t) sin(nt) dt = [f(t)\times -\frac{cos(nt)}{n}]_0^{2\pi} - \Bigint_0^{2\pi}f'(t)\times -\frac{cos(nt)}{n}dt
 \\ 
 \\ = \frac{[f(t)\times -cos(nt)]_0^{2\pi}}{n} - \frac{\Bigint_0^{2\pi}f'(t)\times -cos(nt)dt}{n}
 \\ 
 \\ = \frac{[f(t)\times -cos(nt)]_0^{2\pi}}{n} + \frac{\Bigint_0^{2\pi}f'(t)\times cos(nt)dt}{n}
 \\

C'est là que tu dis que les deux numérateurs sont bornés, et que comme les dénominateurs tendent vers l'infini, la somme tend vers 0.

Posté par
severinette
re : convergence suite 17-03-08 à 18:29

ok ça va mieux , néanmoins pq tu divises le 1er  f(t) et le f'(t) par n s'il te plait ? c'est pas juste le cos(nt) qui doit etre divisé par n?

Posté par
jeanseb
re : convergence suite 17-03-08 à 18:38

Fin:

2$\rm|\frac{[f(t)\times -cos(nt)]_0^{2\pi}}{n}|\leq \frac{|f(0)|+ |f(2\pi)|}{n} car le cosinus est entre -1 et 1
 \\ 
 \\ 
 \\ 
 \\ \|\frac{\Bigint_0^{2\pi}f'(t)\times -cos(nt)dt}{n}\|\leq \frac{\Bigint_0^{2\pi}|f'(t)|\times |cos(nt)|dt}{n}\leq \frac{\Bigint_0^{2\pi}|f'(t)|dt}{n} pour la meme raison
 \\ 
 \\ f' etant continue, l'integrale existe et est un nombre reel, donc borne.
 \\ 
 \\ Conclusion: la somme tend vers 0.
 \\ 
 \\ C'est ce qui etait prevu a la base...

Posté par
jeanseb
re : convergence suite 17-03-08 à 18:41

a.b/c = 1/c(a.b)

Posté par
severinette
re : convergence suite 17-03-08 à 18:42

oui je comprends bien mais :

néanmoins pq tu divises le 1er  f(t) et le f'(t) par n s'il te plait ? c'est pas juste le cos(nt) qui doit etre divisé par n?

Posté par
severinette
re : convergence suite 17-03-08 à 18:42

ok merci bien pour tte ton aide jeanseb , merci encore .

Posté par
jeanseb
re : convergence suite 17-03-08 à 18:59

C'était avec plaisir!



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