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Niveau Maths sup
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équivalents

Posté par
omarion_91
28-02-10 à 17:14

Bonjour à tous
alors je sollicite votre aide pour la question suivante qui est une sous partie de mon dm alors :
Soit f une fonction de classe C1 de [0;1] dans tel que f(1)=0 et f'(1)=0
Pour tout n dans on a In= de 0 à 1 (t^n)f(t)dt
en intégrant par parties donner un équivalent de In au voisinnage de + de la forme A/n² avec A = réel non nul à préviser

j'ai essayé en posant      u=f(t)    v'=t^n
        u'=f'(t)  v= (t^n+1)/n+1

après avoir appliqué la formule de l'intégration par parties je me retrouve avec
In= -(1/n+1)f'(t) (t^n+1)dt après je ne sais pas trop quoi faire
merci d'avance

Posté par
Prof_maths31
re : équivalents 28-02-10 à 18:12

par recuurence tu trouve que f est Cinfini

Posté par
Prof_maths31
re : équivalents 28-02-10 à 18:15

refais une IPP

Posté par
omarion_91
re : équivalents 28-02-10 à 18:23

IPP successives donc?

Posté par
omarion_91
re : équivalents 28-02-10 à 18:24

merci de votre réponse

Posté par
Prof_maths31
re : équivalents 28-02-10 à 18:28

dis moi ce que tu trouves

Posté par
omarion_91
re : équivalents 28-02-10 à 18:40

en prenant v' =t^n+1   et   u=f'(t)
je trouve

In= -1/(n+1) ((f'(1))/n+2) - (1/n+2) f''(t)*t^n+2 dt
sauf erreur

Posté par
Prof_maths31
re : équivalents 28-02-10 à 18:45

f'(1)=0...

Posté par
omarion_91
re : équivalents 28-02-10 à 18:52

f'(1)0 c'est moi qui ai mal recopié l'énoncé je m'excuse

Posté par
Prof_maths31
re : équivalents 28-02-10 à 18:53

ok^^

Posté par
Prof_maths31
re : équivalents 28-02-10 à 18:57

je crois qu'il faudrait majorer (ou trouver un equivalent) f''(t)*t^n+2 dt pour faire disparaitre le n

Posté par
omarion_91
re : équivalents 28-02-10 à 19:01

je ne sais pas si çà aide mais plus tôt dans le dm on a montré que lim In=0  si n tend vers +

Posté par
Prof_maths31
re : équivalents 28-02-10 à 19:15

ben ca aide pas parceque ca dit juste que In=o(1)

Posté par
omarion_91
re : équivalents 28-02-10 à 19:50

ok c'est vrai que je suis un peu bloquer là lol
mais bon je vais essayer de faire la suite de mon dm

Posté par
Prof_maths31
re : équivalents 28-02-10 à 20:01

posons a =-f'(1)

ensuite on a In - a/(n+1)(n+2) = f''(t).t^n+2dt
            donc il suffirait de demontrer que cette intagrale est equivalente à 1/n2

pas sûr ..demande à camelia ou raymond

Posté par
omarion_91
re : équivalents 28-02-10 à 20:24

ok merci
espérons qu'il tombe sur ce topic et qu'ils seront inspirés

Posté par
jft91
re : équivalents 28-02-10 à 20:57

Bonsoir,
Il faut utiliser quelque part le fait que f'(1)=0.peut-être écrire:
 I_n =\frac{-1}{n+1}\int_0^{1}t^{n+1}(f'(t)-f'(1))dt.

Posté par
Prof_maths31
re : équivalents 28-02-10 à 21:00

f'(1) 0 car elle a rectifié à 18:52

Posté par
jft91
re: équivalents 28-02-10 à 21:06

Autant pour moi, désolé!

Posté par
Narhm
re : équivalents 28-02-10 à 22:00

Bonsoir à vous tous

J'aurais juste une petite question :
> Prof_maths31 : (Dans le 2e message,) pourquoi peux-tu affirmer que f est de classe C-infini ?

Posté par
Prof_maths31
re : équivalents 28-02-10 à 22:13

bonsoir Narhm:

  il me semblait dans mes souvenirs que si f' est sous le signe intégrale que f' est de classe C1

Posté par
Narhm
re : équivalents 28-02-10 à 22:22

Je ne saisis pas très bien ce que tu veux dire.
Ici, il n'y aucune raison que f soit 2 fois dérivables à priori, à moins que j'ai loupé quelque chose !

Posté par
Prof_maths31
re : équivalents 28-02-10 à 22:26

Non mais tu te souviens que pour faire une IPP il faut forcement que u et v soient de classe C1
et ici on arrive à In= -(1/n+1)f'(t) (t^n+1)dt dt  donc forcément f' dit etre C1

d'ou la recurrence

Posté par
Narhm
re : équivalents 28-02-10 à 22:56

Désolé d'insister, mais pourquoi "donc forcement" ?
L'IPP nous dit juste que si u et v sont des fonctions de classe C1, alors u.v est C1 et u'vdx=[uv]-uv'dx. On en sait pas plus sur u' ou v' après.

Posté par
Prof_maths31
re : équivalents 28-02-10 à 22:59

je sais plus mais je crois que c'et un theoreme sur les integrales...

Posté par
Narhm
re : équivalents 28-02-10 à 23:01

Tu ne confonds pas plutot avec les théoremes de régularité de Lebesgue ou il est question de continuité, dérivabilité sous le signe intégrale ?

Posté par
Prof_maths31
re : équivalents 28-02-10 à 23:06

Je ne sais pas trop.Je me trompe surement.

Tu as trouvé la solution sinon?

Posté par
Narhm
re : équivalents 28-02-10 à 23:13

Non, je suis en train de voir ce qu'on peut faire avec f seulement C1.
Mais il est clair que -f'(1)/n^2 est le bon candidat...

Je cherche...

Posté par
jandri Correcteur
re : équivalents 28-02-10 à 23:17

Bonsoir,

A partir de (n+1)I_n=-\int_0^1 t^{n+1}f'(t)dt on peut effectuer le changement de variable défini par u=t^{n+2}. On obtient 3$(n+2)(n+1)I_n=-\int_0^1 f'(u^{1/(n+2)})du qui tend vers -\int_0^1 f'(1)du=-f'(1) d'où 3$I_n\sim \frac{-f'(1)}{n^2}.

Posté par
Prof_maths31
re : équivalents 28-02-10 à 23:26

merci jandri
j'avais pas pensé au changement de variable.

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : équivalents 28-02-10 à 23:53

Bonsoir ;

D'une manière élémentaire on peut aussi écrire :

5$\fbox{(n+1)I_n=-\frac{f^'(1)}{n+2}+\underb{\fbox{\int_0^1t^{n+1}(f^'(1)-f^'(t))dt}}_{r_n}} puis montrer en utilisant la continuité de f^' que 4$\fbox{r_n=o\left(\frac{1}{n}\right)} sauf erreur bien entendu

Posté par
jft91
re : équivalents 01-03-10 à 00:08

Bonsoir,
En ce qui concerne la méthode proposée par jandri  la convergence simple de f'(u^{\frac{1}{n+2}}) vers f'(1) suffit-elle à assurer la convergence de la 1ère intégrale vers la 2de? Y a-t-il convergence uniforme ou en moyenne?
Et pourquoi f'(1)-f'(t) dépendrait-il de n?

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : équivalents 01-03-10 à 00:15

Je m'explique :

Notons M un mjorant de |f^'| et pour \varepsilon>0 soit \alpha\in]0,1[ tel qu'on ait |f^'(t)-f^'(1)|\le\varepsilon pour tout t\in[0,\alpha] ,

on a alors 4$\fbox{\forall n\;,\;|r_n|\le 2M\int_0^{\alpha}t^{n+1}dt+\varepsilon\int_{\alpha}^1t^{n+1}dt} ce qui donne 4$\fbox{\forall n\;,\;|(n+2)r_n|\le 2M\alpha^{n+2}+\varepsilon}

et comme 4$\fbox{\alpha^{n+2}\;\displaystyle\to_{n\to+\infty}\;0} on peut trouver un rang N tel que 5$\fbox{\forall n\ge N\;,\;|(n+2)r_n|\le2\varepsilon} sauf erreur bien entendu

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : équivalents 01-03-10 à 00:22

D'où 4$\fbox{\lim_{n\to+\infty}(n+2)r_n=0} d'où 5$\blue\fbox{\lim_{n\to+\infty}(n+2)(n+1)I_n=-f^'(1)} ...

Posté par
jft91
re : équivalents 01-03-10 à 07:50

J'avais mal interprété le sens de l'accolade.Décidément!
Simple remarque :il s'agit de l'intervalle [;1]sans doute...

Posté par
jandri Correcteur
re : équivalents 01-03-10 à 13:55

Pour montrer la convergence de 3$(n+2)(n+1)I_n=-\int_0^1 f'(u^{1/(n+2)})du vers -f'(1) le plus rapide est d'utiliser le théorème de convergence dominée;
Si on ne dispose pas de ce théorème, il faut couper l'intégrale en deux et utiliser la continuité de f' en 1 comme l'a très bien fait elhor_abdelali.



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