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Niveau IUT/DUT
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Etude d'une fonction dont la primitive n'est pas calculable

Posté par
Lyonnais69
21-08-13 à 14:47

Bonjour ! Rentrant en année supérieure, j'ai décidé de me remettre un peu dans les maths et j'ai trouvé un  exercice particulièrement intéressant mais je bloque un peu.
Je dois faire une étude globale (ensemble de définition, parité, dérivabilité, variations) de la fonction F(x) = intégrale de 0 à x de exp(-t^2) dt
Evidemment, elle n'est pas calculable ^^

Pour l'ensemble de définition, je dirai que puisque la fonction sous l'intégrale est continue et définie sur R tout entier, la primitive est définie sur tout intervalle [a,b] avec a<b de R.
Pour la parité, la fonction sous l'intégrale est paire mais les bornes de l'intégrale se retrouve inversées donc je dirai impaire ?
La fonction sous l'intégrale est continue et définie sur R tout entier donc F est dérivable sur R.
Et les variations, je ne vois pas ^^

Merci de votre aide à tous !

Posté par
carpediem
re : Etude d'une fonction dont la primitive n'est pas calculable 21-08-13 à 14:53

salut

par définition F(x) = 0x f(t)dt est l'unique primitive de f qui s'annule en 0

donc F' = .... ?

Posté par
GGenn
re : Etude d'une fonction dont la primitive n'est pas calculable 21-08-13 à 14:56

bonjour
ab f(x).dx = F(b) - F(a)  avec F primitive de f

donc, 0x f(t).dt = F(x) - F(0) avec F(0) = Cte

donc F(x) =  0x f(t).dt + F(0)     et sa dérivée est ?

Posté par
GGenn
re : Etude d'une fonction dont la primitive n'est pas calculable 21-08-13 à 14:56

bonjour carpediem

Posté par
green
re : Etude d'une fonction dont la primitive n'est pas calculable 21-08-13 à 14:58

l'ensemble de définition est tout simplement \R, pas besoin de [a,b] et encore moins de a<b
Elle est bien impair, mais ta justification ne va pas...
F(-x)=\int_0^{-x}e^{-t^2}dt=-\int_0^{x}e^{-t^2}dt=-F(x).

Oui par la dérivabilité (en fait, avec tes argument, elle est dérivable par définition).

Pour les variations, il me semble que la dérivé est strictement positive sur tout \R, non ? donc ?

Posté par
Lyonnais69
re : Etude d'une fonction dont la primitive n'est pas calculable 21-08-13 à 15:00

Bah sa dérivée est f(t)

Posté par
Lyonnais69
re : Etude d'une fonction dont la primitive n'est pas calculable 21-08-13 à 15:01

Donc strictement croissante (green) !

Posté par
GGenn
re : Etude d'une fonction dont la primitive n'est pas calculable 21-08-13 à 15:06

il reste les valeurs aux bornes ...

F(-) F(+) et tu peux ajouter F(0)

Posté par
carpediem
re : Etude d'une fonction dont la primitive n'est pas calculable 21-08-13 à 15:13

le pb des limites c'est que sans connaissance particulière ça va être difficile ... par contre on peut aller faire un tour en proba voir la loi normale ....

rem :: la dérivée de F est f (et non pas f(t) quiest un nombre) ...

Posté par
Lyonnais69
re : Etude d'une fonction dont la primitive n'est pas calculable 21-08-13 à 15:28

D'accord !
Merci à tous encore une fois pour votre aide !

Posté par
carpediem
re : Etude d'une fonction dont la primitive n'est pas calculable 21-08-13 à 15:55

de rien

Posté par
Lyonnais69
re : Etude d'une fonction dont la primitive n'est pas calculable 23-08-13 à 18:39

Je suis confronté à un nouveau problème.
J'ai montré que e^x - 1 > x avec l'inégalité des accroissements finis sans aucun problème mais je dois en déduire que F(x) est inférieur ou égal à Pi/2 quelque soit x>0 et là je bloque.

Pouvez-vous me mettre sur la piste s'il vous plait ?

Posté par
Lyonnais69
re : Etude d'une fonction dont la primitive n'est pas calculable 25-08-13 à 13:36

Alors, quelqu'un peut m'aider s'il vous plait ?

Posté par
kybjm
re : Etude d'une fonction dont la primitive n'est pas calculable 25-08-13 à 14:32

exp(-t²) = 1/exp(t²) 1/(1 + t²) puisque tu as montré que exp(s) 1 + s pour tout s .

Posté par
Lyonnais69
re : Etude d'une fonction dont la primitive n'est pas calculable 25-08-13 à 15:56

Ah oui !
Ensuite on intègre entre 0 et x et on peut car les fonctions y sont définies et on a :
exp(-t^2) < ou = à arctan x et arctan x < ou = à Pi/2 d'où le résultat !

Merci beaucoup !

Posté par
Lyonnais69
re : Etude d'une fonction dont la primitive n'est pas calculable 26-08-13 à 13:53

J'en profite pour vous demander une dernière petite chose parce que cet exercice est global et regroupe plusieurs notions essentielles.
En fait, si on attribue à cette fonction F une suite telle que Un+1=F(Un) et U0 est un réel.

1) Je dois dire si (Un) converge, quelle est sa limite. C'est le réel qui satisfait à l'équation L=F(L) car si Un converge vers L, alors Lim Un+1 = L = lim Un et lim F(Un) = F(L) enfin bref ^^.  Peut-on le calculer avec cette intégrale un peu complexe ?

2) Je dois montrer que (Un) est monotone et en conclure si elle est convergente ou non ?
Je dois montrer qu'elle est strictement croissante je pense. Si U0=0 alors Un+1 = 0 et Si U0 > 0 alors Un+1>Un car F strictement croissante. (Y'a pas besoin de récurrence ?) Donc (Un) est monotone.
Et je dirai que vu que F est majorée alors (Un) aussi donc comme elle est croissante majorée, elle converge vers le réel L tel que L=F(L)


Est-ce exact ^^ ?

PS : Concernant la courbe de cette intégrale, elle ressemble un peu à la fonction arctangente ? Elle est croissante et converge vers Pi/2, et tend vers 0 quand x tend vers 0 et impaire donc symétrique par rapport à l'origine du repère, non ?  

Posté par
Lyonnais69
re : Etude d'une fonction dont la primitive n'est pas calculable 27-08-13 à 12:44

Vous pensez que mes réponses sont valables ?

Posté par
kybjm
re : Etude d'une fonction dont la primitive n'est pas calculable 27-08-13 à 14:48

Si u0 est > 0 , u est décroissante .

Posté par
Lyonnais69
re : Etude d'une fonction dont la primitive n'est pas calculable 27-08-13 à 14:50

Ah bon ?
Il me faudrait la courbe de F pour mieux voir ce que fait la suite en fait alors

Posté par
Lyonnais69
re : Etude d'une fonction dont la primitive n'est pas calculable 27-08-13 à 14:51

La question 1 est juste, reste la 2e en fait.

Posté par
kybjm
re : Etude d'une fonction dont la primitive n'est pas calculable 27-08-13 à 15:16

Pour tout x > 0 tu as : F(x) < x ; donc si a > 0 et u est la suite qui vérifie u(0) = a et u(n + 1) = F(u(n)) tu as  u(1) = F(u(0)) = F(a) < a = u(0) et si pour un certain n , tu as u(n + 1) < u(n) , tu as aussi  u(n + 2) < u(n + 1) puisque F est strictement croissante .

Posté par
Lyonnais69
re : Etude d'une fonction dont la primitive n'est pas calculable 28-08-13 à 22:45

Comment on sait que F(x) < x pour tout x>0 ?

Posté par
kybjm
re : Etude d'une fonction dont la primitive n'est pas calculable 28-08-13 à 23:27

Pour majorer F(x) , il te suffit de majorer t   exp(-t²)sur [0 , x]

Posté par
Lyonnais69
re : Etude d'une fonction dont la primitive n'est pas calculable 29-08-13 à 10:37

Ah oui, j'obtiens bien F(x) < x.
Donc on a une suite décroissante. Pour qu'elle soit convergente, il faudrait qu'elle soit minorée ..

Posté par
Camélia Correcteur
re : Etude d'une fonction dont la primitive n'est pas calculable 29-08-13 à 15:47

Bonjour

Si u_0 > 0 la suite est positive!

Posté par
Lyonnais69
re : Etude d'une fonction dont la primitive n'est pas calculable 30-08-13 à 12:24

Ah oui effectivement ^^ !
Merci.

Par contre, quelqu'un aurait--il à disposition l'allure de F s'il vous plait ?
Elle ressemble à la fonction arctangente ?

Posté par
carpediem
re : Etude d'une fonction dont la primitive n'est pas calculable 30-08-13 à 12:45

voila :::

Etude d\'une fonction dont la primitive n\'est pas calculable

Posté par
Lyonnais69
re : Etude d'une fonction dont la primitive n'est pas calculable 30-08-13 à 12:51

Merci !!
Donc elle a bien un air de ressemblance avec arctangente

Encore merci à tous !



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