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Exercice sur les intégrales

Posté par
Mathieuu
17-05-21 à 14:12

Bonjour, j'espère que tout le monde va bien, j'ai un exercice sur les intégrales que je trouve plutôt complexe, et je n'arrive pas à le faire...

En?voici son énoncé :

On considère la suite (In) définie pour tout entier naturel n par In= \int_{0}^{1}{xn*ex2}

1)calculer I1

2)Comparer pour tout entier naturel n, xn+1 et xn sur l'intervalle [0;1]. En déduire le sens de variations de la suite (In)

3)a) Montrer que pour tout entier naturel n, 1/(n+1)Ine/(n+1)

b) Que peut on en déduire pour la suite (In)

Voilà l'énoncé, j'ai réussi à répondre à la 1) en remplaçant n par 1, et je trouve (e1-1)/2

Mais je bloque à la question 2) j'ai essayé de me débrouiller avec les inégalités mais je n'aboutit à rien...

Merci? de? ?votre lecture en espérant que quelqu'un puisse m'aider

Posté par
hekla
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 14:31

Bonjour

D'accord pour I_1

 x^{n+1}<x^n  \ x\in[0~;~1]

encadrez \text{e}^{x^2}  \ x\in[0~;~1]

Utilisez l'encadrement précédent et intégrez

Posté par
breuil
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 14:35

Bonjour Mathieuu


2) Sur [0;1], voir le signe de x^{n}-x^{n+1} en factorisant. Puis conservation de l'ordre par intégration, vous avez un th.

Je vous laisse chercher la suite , dites moi bien si ça coince. Bonne recherche...

Posté par
Mathieuu
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 14:52

J'ai donc xn+1xn

Vu que ex2 est strictement positif sur [0;1]

On aurait donc In strictement croissante sur [0;1]

Et apres je passe à la 3)a)?

Posté par
breuil
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 14:56

C'est trop rapide, il faut d'abord comparer les termes sous l'intégrale puis intégrer en invoquant la conservation de l'ordre par intégration.

Posté par
breuil
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 14:59

Le but est d'arriver à In+1 <=In

Pour la 3a, même TH. On encadre x² puis Exp(x²) . ..

Posté par
Mathieuu
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 15:10

Je crois que j'ai compris, voilà ce que j'ai fais :

xnxn+1

xn*ex2xn+1 *ex2

Comme il y a conservation de l'ordre par l'integration:

xn*ex2xn+1 *ex2

InIn+1


Bien sur je rajoute les bornes sur l'intégrale

Posté par
breuil
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 15:13

Exactement.
pour le 3 a ,vous encadrez exp(x²) par des constantes puis multiplier par x^n Puis...

Posté par
Mathieuu
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 15:15

Ok je vais essayer de faire ça, juste entre votre réponse a la 2) et la mienne les inégalités sont inversés, c'est une erreur de ma pars ?

Posté par
breuil
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 17:11

Oui il y a erreur, excusez moi . X^(n+1)<=X^n

Posté par
breuil
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 17:13

xn+1 -  xn= xn(x -1)<=0 car ...

Posté par
hekla
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 17:37

On n'a jamais demandé de comparer I_{n+1} et I_n

On a juste demandé de comparer x_{n+1} et x_n

soit d'étudier le signe de  x^{n+1}-x^n sur [0~;~1]

Posté par
Mathieuu
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 17:46

Là pour le coup je suis totalement perdu... Je ne comprend plus ce qu'il faut faire

Posté par
hekla
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 17:51

La question 2 est

Citation :
Comparer pour tout entier naturel n, x^{n+1} et x^{n} sur l'intervalle [0;1]


C'est tout ce qu'il faut faire dans un premier temps  et après oui comparer les intégrales  
au temps pour moi

Posté par
Mathieuu
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 17:54

Ah donc c'est bon, nickel, et donc maintenant pour le 3)a) il faut que je retrouve un encadrement, on m'a dit de partir avec des réels mais je ne vois pas comment je peux retomber sur mes pâtes...

Posté par
Mathieuu
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 17:55

D'ailleurs je ne vois pas en quoi x^n+1 et inférieur à x^n

Posté par
breuil
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 18:01

xn+1 -  xn= xn(x -1)<=0 car x1 et Xn0
Donc

Posté par
breuil
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 18:03

Exemple 0,13<0,12

Posté par
hekla
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 18:06

 x\in[0~;~1] on sait que  x^{n+1}-x^n=x^n(x-1) par conséquent x-1<0

\phi \ :\  x\mapsto \text{e}^{x^2}  est une fonction croissante  donc  \phi(0)<\text{e}^{x^2}<\phi(1)

Posté par
Mathieuu
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 18:12

Ok merci, je comprend mieux, je vais maintenant essayer de répondre à la question 3)

Posté par
hekla
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 18:17

Correction   ce n'était pas une conséquence  il aurait fallu écrire

on sait que  x^{n+1}-x^n=x^n(x-1)  or  x\in[0~;~1] par conséquent x-1<0

Posté par
breuil
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 18:45

Bonjour Helka il me semble que vous oubliez de conclure.
xn+1-xn0
Donc .....

Posté par
breuil
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 18:47

... or e>0 donc xn+1e...

Posté par
breuil
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 18:49

Mais Mathieu l'avait bien fait à 15h10. Il suffit d'inverser l'ordre.

Posté par
hekla
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 18:51

C'était en réponse à 17 : 55

Posté par
breuil
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 19:02

Oui mais du coup je ne comprends pas 18h06, pourquoi parler de exp(x²) avant de conclure?

Posté par
breuil
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 19:04

Mathieu pourriez vous faire le raisonnement qui aboutit à xn+1 xn?

Posté par
hekla
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 19:09

La seconde ligne une aide à 17 : 54

Posté par
Mathieuu
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 19:24

Ouais c'est mieux, je vais clôturer la question 2) afin d e pas poser trop de question sur la suite alors que les questions d'avant ne sont pas tellement maîtriser, donc voilà ce que je ferais :

xn+1-xn=xn(x-1)

Sur l'intervalle considère, (x-1)0

Donc xn(x-1)0

On en déduit que xn+1xn

Posté par
breuil
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 19:30

Oui en remarquant que  xn0. C'est bon.
D'accord Hekla. Merci .
Je vous laisse. Je suis pris.
Bonne soirée à tous les deux!

Posté par
Mathieuu
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 19:32

Pas de problème, bonne soirée maintenant je rajoute ce que j'avais écris avant avec les intégrales et c'est good

Posté par
Mathieuu
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 19:34

Et donc In est strictement décroissante sur [0;1]?

Posté par
Mathieuu
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 19:42

Ok c'est cool j'ai finis la 3)a),il suffisait de tout remplacer et de calculer des intégrales merci beaucoup, maintenant pour le 3)b), je dis juste que In est donc strictement décroissante sur [0;1] et minorée par 1/(n+1) et majoré par e/(n+1)?

Posté par
hekla
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 19:45

on sait que  x^{n+1}-x^n=x^n(x-1) or  x\in[0~;~1]     par conséquent

x-1<0 On en déduit alors que  x^{n+1}-x^n <0

Ceci est équivalent a  x^{n+1}<x^n  en multipliant les deux membres de l'inégalité

par \text{e}^{x^2}  puis en intégrant on a alors

\int_0 ^1 x^{n+1}\text{e}^{x^2}\mathrm{d}x< \int_0 ^1 x^{n}\text{e}^{x^2}\mathrm{d}x

La suite  \left(I_n\right) est décroissante

En gros, un résumé de la question 2  à compléter par quelque théorème

Remarque x\in[0~;~1] mais n\in \N

Posté par
hekla
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 19:46

Théorème des gendarmes

Posté par
Mathieuu
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 20:49

Ok parfait, je vais rédiger ça au propre, merci beaucoup, pour la question 3)b) il faut en déduire quoi les minorants et majorants ?

Posté par
hekla
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 21:33

La suite  \left(I_n\right) est encadrée par deux suites convergeant  vers 0 donc elle converge vers 0

Th dit des gendarmes Soient 3 suites  (u_n), \ (v_n),\ (w_n) telles qu'à partir d'un certain rang  u_n \leqslant v_n \leqslant w_n  et \ell un réel si

\displaystyle \lim _{n\to +\infty}u_n=\lim_{n\to +\infty} w_n=\ell $ alors \lim_{n\to +\infty} v_n=\ell

C'est bien ce que l'on a  \displaystyle \lim_{n\to +\infty}\dfrac{1}{n+1}=\lim_{n\to +\infty}\dfrac{\text{e}}{n+1}=0 $ donc $ \lim_{n\to +\infty}I_n=0

Posté par
hekla
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 21:34

avec les inégalités correctes

Posté par
Mathieuu
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 21:36

Ahhh d'accord j'avais pas bien compris, si le théorème des gendarmes c'etais pour celle là de question ou l'autre,

Ben merci beaucoup de votre aide, les notions sont plus claire, je vous souhaite une bonne continuation

Posté par
hekla
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 21:42

Bon courage pour la rédaction

Bonne soirée

De rien

Posté par
breuil
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 22:24

Partout des inégalités larges. Bon courage.

Posté par
Mathieuu
re : Exercice sur les intégrales 17-05-21 à 22:30

Ouep, ça j'ai rectifiés Merci



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