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Exercice sur les intégrales

Posté par
anafan2greg
07-05-09 à 12:43

Enoncé :
Préliminaire : Exprimer cos²(x) en fonction de cos(2x)
On pose pour tout entier naturel n : In = cosnx dx (entre /2 et 0 )

1. Calculer I0, I1, I2.
2. A l'aide d'une IPP, démonter que pour tout n 2 :
In = ((n-1)/(n)) In-2
(On pourra remarquer que cosn= cos x * cos n-1x)
3. En déduire I3 et I4.

Mes réponses :
Préliminaire : cos²(x) - sin²(x) = cos (2x)
cos²(x) = cos (2x) + sin²(x)

1. I0 = ²/8
I1= 1

2. In = [ cos (x) n-1 * (-sin (x))] - (n-1) cosn * (-sin(x)) dx
Dites moi si je commence bien.

3. I3 = 2/3
I4 = I2


Merci par avance pour m'aider.

Posté par
jerem80
re: Exercice sur les intégrales 07-05-09 à 13:08

Salut Anafan2greg,

1) on te demande cos^2(x) en fonction de cos(2x), tu devrais donc pas l exprimer en fonction de sin^2(x)

Pour t aider, lorsque tu as cos(2x)=cos^2(x)-sin^2(x), pense que cos^2(x)+sin^2(x)=1. Comme ca tu n auras plus qu une expression avec cos(2x) et cos^2(x)

Posté par
anafan2greg
re : Exercice sur les intégrales 08-05-09 à 09:46

Merci de m'aider jerem80,

alors si j'ai bien compris sa donne :

préliminaire :
comme cos (2x) = cos²(x) - sin²(x)
et comme cos²(x) + sin²(x) = 1
sin²(x) = 1 - cos²(x)

on a cos(2x)= cos²(x) - 1 + cos²(x)
cos (2x) = 2 cos²(x) + 1

C'est sa ?  

Posté par
numero10
re : Exercice sur les intégrales 08-05-09 à 10:01

Salut,
Moi ça me parait juste à part une erreur de signe à la derniere ligne

Posté par
anafan2greg
re : Exercice sur les intégrales 08-05-09 à 10:15

ah oui !

c'est cos(2x) = 2cos²(x) - 1

Merci.

Tu peux me dire pour le reste si c'est juste ?

a++

Posté par
numero10
re : Exercice sur les intégrales 08-05-09 à 10:58

Ok, je pense pas que tu commence bien car on te dis n>1

Posté par
littleguy
re : Exercice sur les intégrales 08-05-09 à 10:58

Bonjour nafan2greg

Je ne comprends pas bien tes premiers calculs :

I_0 =\Bigint_0^{\pi /2} {1dx = [x] _0^{\pi /2}  = \frac{\pi}{2}

I_1 =\Bigint_0^{\pi /2} {cos(x)dx = [sin(x)] _0^{\pi /2}  = 1

I_2=\Bigint_0^{\pi /2} {cos^2(x)dx = \Bigint_0^{\pi /2} \frac{1+\cos(2x)}{2}dx =[\frac{x}{2}+\frac{sin(2x)}{4}] _0^{\pi /2}  = \frac{\pi}{4}

sauf erreur

Posté par
littleguy
re : Exercice sur les intégrales 08-05-09 à 11:34

Ensuite, effectivement en posant :

\{u(x)=\cos^{n-1}x \\ v^'(x)=\cos x on a \{u^'(x)=(n-1)\cos^{n-2}x (-\sin x)\\ v(x)=\sin x

et donc

I_n=[cos^{n-1}x\sin x]_0^{\pi /2}+(n-1)\Bigint_0^{\pi /2}\cos^{n-2}x\sin ^2xdx=(n-1)\Bigint_0^{\pi /2}\cos^{n-2}x\sin ^2xdx

or sin²x = 1-cos²x

donc I_n=(n-1)\Bigint_0^{\pi /2}\cos^{n-2}x(1-\cos ^2x)dx =(n-1)\Bigint_0^{\pi /2}(\cos^{n-2}x-\cos ^nx)dx

soit encore I_n=(n-1)I_{n-2}-(n-1)I_n

D'où le résultat attendu

Suaf faute(s) de frappe

Posté par
anafan2greg
re : Exercice sur les intégrales 09-05-09 à 13:57

merci de m'aider.

littleguy, la primitive de x c'est bien x²/2 ?

et je ne comprend pas très bien comment on trouve ce résultat :

Citation :
u'(x) = (n-1)cosn-1x(-sin x)
...

Posté par
numero10
re : Exercice sur les intégrales 09-05-09 à 17:32

Ok, pour la primitive de x, si tu dérives tu retrouve bien x.


Puis pour la dérivée de cosn-1x

Tu sais que 5$(x^n)'=nx^{n-1} et la dérivée de cosx même si je la connais pas ça doit être -sinx ?

Posté par
anafan2greg
re : Exercice sur les intégrales 09-05-09 à 18:21

oui la dérivé de cos(x) = - sin(x)

Posté par
numero10
re : Exercice sur les intégrales 09-05-09 à 18:41

Donc c'est bon tu as compris le résultat ?

Posté par
anafan2greg
re : Exercice sur les intégrales 09-05-09 à 18:51

alors pourquoi quand je calcule  I0 j'ai :
I0 = cos0x dx
I0= x dx
I0 = [x²/2]
I0 = (/2)²/2) - (0²/2)
I0 = ²/2 ?

Ou est ma faute ? je ne la trouve pas

Posté par
numero10
re : Exercice sur les intégrales 09-05-09 à 19:01

Car sauf ereur de ma part tout nombre à la puissance 0 est égal à 1

Posté par
anafan2greg
re : Exercice sur les intégrales 09-05-09 à 19:04

alors sa fait ²/2 - 1/2 ??

Posté par
numero10
re : Exercice sur les intégrales 09-05-09 à 19:10

Non,

5$x^0=1

et

5$0^x=0

Il me semble que 5$cos^0x=1

Essaye à la calculatrice je suis pas très bon en trigonométrie donc je dis peut être des bétises.

Mais il me semble qu'il y avait une erreur dans ton calcul quand même

Posté par
littleguy
re : Exercice sur les intégrales 09-05-09 à 22:25

Re bonjour

Pas d'accord avec 10/58, hier ?

Posté par
numero10
re : Exercice sur les intégrales 09-05-09 à 22:53

Si cela te dérange pas littleguy peux tu me dire de quelles fonctions est composée 5$cos^{n-1}x Car même si je comprend ta dérivée je ne suis pas sûr de savoir décomposer cette fonction.

Posté par
littleguy
re : Exercice sur les intégrales 10-05-09 à 13:29

> numero10. Bonjour

- Si tu tiens absolument à utiliser la composition :

Je me place dans le cas où u(x)=\cos ^px avec p naturel non nul

on a : u = gof avec f(x)=\cos x et g(x)=x^p

avec les précautions initiales habituelles on peut alors écrire u^'(x)=g^'(f(x))\times f^'(x)

donc u^'(x)=p\cos ^{p-1}x \times (-\sin x)

- Mais on peut utiliser aussi le produit :

de (uv)' = u'v+uv' on déduit rapidement (u2)' = 2uu'

puis par récurrence on démontre facilement que (up)' = pup-1u'

Et le même résultat.

Sauf erreur. Vérifie !

Posté par
numero10
re : Exercice sur les intégrales 10-05-09 à 14:46

Bonjour littleguy et merci beaucoup pour cette réponse très précise.

Et effectivement le produit est quand même un peu plus simple.

Des que j'ai le temps et des que j'y pense j'éssaye de démontrer tous ça:

de (uv)' = u'v+uv' on déduit rapidement (u²)' = 2uu'

puis par récurrence on démontre facilement que (up)' = pu^(p-1)u'

Encore merci.

Posté par
littleguy
re : Exercice sur les intégrales 10-05-09 à 17:47

Posté par
numero10
re : Exercice sur les intégrales 10-05-09 à 22:33

Allez tentative de la démo :
Par récurrence on veut démontrer que 5$(u^p)'=pu^{p-1}(u') pour tout p>1 [de  
Premiere étape:

(u²)'=u'u+uu'=2uu'

Vrai pour le premier terme.
Donc on admet la propriété vrai au rang p, 5$(u^p)'=pu^{p-1}(u')

Deuxieme étape on démontre que la propriété est vrai au rang p+1, soit:

5$(u^{p+1})'=(p+1)u^p(u')

Or:

5$(u^{p+1})'=(u^p)'u+u^p(u')
Hypothese de récurrence: 5$(u^p)'=pu^{p-1}(u')

Donc:
5$(u^{p+1})'=pu^{p-1}(u')u+u^p(u')

5$=pu^pu'+u^pu'

5$=u^p(pu'+u')

5$=u^p(p+1)(u') La propriété est héréditaire

Conclusion : la propriété est vraie pour le premier terme et elle est héréditaire donc, on a bien démontré par récurrence qu'elle est vraie.  

Posté par
littleguy
re : Exercice sur les intégrales 12-05-09 à 18:36

Posté par
anafan2greg
re : Exercice sur les intégrales 12-05-09 à 19:16

merci pour votre aide.[i][/i]

qu'est ce ma réponse à la la question 3 est juste ?

Posté par
numero10
re : Exercice sur les intégrales 12-05-09 à 19:52

Heu juste pour:

5$I_4=\fr{3}{4}I_2 Non ?

Posté par
anafan2greg
re : Exercice sur les intégrales 12-05-09 à 20:07

oui c'est ce que j'avais trouvé en plus !
donc I4 = 3/16 ?

Posté par
numero10
re : Exercice sur les intégrales 12-05-09 à 20:09

Oui c'est ça il me semble.



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