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Niveau Maths sup
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intégrale de 1/ln(t)

Posté par
flashy
20-03-07 à 09:08

bonjour,

j'ai un exo sur les integrales et sur lequel je bloque dès le départ! j'espère que vous pourrez m'aider:

F(x)=dt/ln(t) (integrale allant de x à x²)

on nous demande de donner l'ensemble de définition de F, sa dérivabilité, sa dérivée...

Enfaite, je ne vois pas comment on peu répondre aux question sans connaître l'&criture de l'intégrale!?!

Posté par
lafol Moderateur
re : intégrale de 1/ln(t) 20-03-07 à 09:26

Bonjour
Il faut utiliser ce qu'on t'a appris sur F(x)=\Bigint_a^xf(t)\quad dt.
Ici, ce serait du style F(x²)-F(x)...

Posté par
mikayaou
re : intégrale de 1/ln(t) 20-03-07 à 10:51

bonjour

hormis le fait qu'il faille x>0, il faut aussi que x soit différent de 1

ainsi le Df serait ]0;1[ U ]1;+oo[

selon la courbe f(x) = 1/lnx

intégrale de 1/ln(t)

F serait croissante sur ]0;1[ et décroissante sur ]1;+oo[

si un autre mathîlien savait confirmer...

Posté par
raymond Correcteur
re : intégrale de 1/ln(t) 20-03-07 à 11:16

Bonjour flashy et lafol.

Comme te le signale lafol, tu dois étudier F sans connaître explicitement une primitive de 1/ln(t).

1°) 1/ln(t) est définie sur ]0,1[ ]1,+[
Comme 0 < x < 1 => 0 < x² < x < 1 et x > 1 => x² > x > 1, on en déduit que le domaine de définition de F est :
D(F) = ]0,1[ ]1,+[
Comme t -> 1/ln(t) est continue, F sera dérivable sur D(F)

2°) Soit G(t) une primitive de 1/ln(t), alors F(x) = G(x²) - G(x). Comme G'(x) = 1/ln(x), on en déduit que :
F'(x) = 2x.G'(x²) - G'(x) = 3$\frac{x-1}{ln(x)}.
On voit que cette dérivée est positive sur D(F), donc F est croissante.

3°) Le plus intéressant vient maintenant : étude des limites aux bornes. Je ne sais pas si on te le demande.
Je trouve :
\lim_{x\to{0^+}}F(x) = 0 \ et \ \lim_{x\to{1^-}}F(x) = 1

A plus RR.

Posté par
raymond Correcteur
re : intégrale de 1/ln(t) 20-03-07 à 11:20

Bonjour mikayaou.

Ton message n'était pas encore arrivé lorsque j'ai répondu.
C'est drôle, nous n'arrivons pas aux mêmes conclusions. Je trouve F croissante sur son domaine D(F).

A plus RR.

Posté par
Rouliane
re : intégrale de 1/ln(t) 20-03-07 à 11:22

Bonjour,

Je trouve le même résultat que toi, Raymond

Posté par
mikayaou
re : intégrale de 1/ln(t) 20-03-07 à 11:35

bonjour raymond et rouliane
vous avez tous les deux raison : mon message était plus intuitif que démonstratif et c'est pour ça que je demandais un contrôle de plus compétents
meri

Posté par
raymond Correcteur
re : intégrale de 1/ln(t) 20-03-07 à 11:39

Bonjour Rouliane.

Me voilà rassuré.
Et pour les limites en 0 et en 1, trouves-tu les mêmes résultats que moi ?
Pour les établir, j'ai appliqué la formule de la moyenne.
Pour la dernière, j'obtiens :

\lim_{x\to{+\infty}}F(x) \ = \ +\infty

A plus RR.

Posté par
mikayaou
re : intégrale de 1/ln(t) 20-03-07 à 11:42

je serais intéressé pour avoir tes développements de calculs de limite : 0+; 1-; 1+ et +oo

merci

Posté par
mikayaou
re : intégrale de 1/ln(t) 20-03-07 à 11:42

posts simultanés

Posté par
kaiser Moderateur
re : intégrale de 1/ln(t) 20-03-07 à 11:50

Bonjour à tous

raymond > il me semble avoir déjà eu affaire à cet exo et que la limite en 1 était plutôt du genre ln(2), non ?

Kaiser

Posté par
mikayaou
re : intégrale de 1/ln(t) 20-03-07 à 11:54

bonjour kaiser, je doutais en effet des résultats de RR car, à la calculette, je trouvais plutôt du 0,69...

Posté par
kaiser Moderateur
re : intégrale de 1/ln(t) 20-03-07 à 12:05

et comme par hasard 0,69.. ça ressemble à du ln(2) !

Kaiser

Posté par
raymond Correcteur
re : intégrale de 1/ln(t) 20-03-07 à 12:07

Bonjour kaiser.

Effectivement, en reprenant mes calculs, je vois que ma méthode donne au voisinage de 1 un encadrement trop large : entre 1/2 et 1.
Quelle méthode utilises-tu pour arriver à ln(2) ?

A plus RR.

Posté par
kaiser Moderateur
re : intégrale de 1/ln(t) 20-03-07 à 12:14

en utilisant mon astuce préférée !

\Large{\frac{1}{\ln(t)}=\frac{t}{t\ln(t)}=\frac{(t-1)+1}{t\ln(t)}=\frac{t-1}{t\ln(t)}+\frac{1}{t\ln(t)}}

Comme on regarde ce qui se passe au voisinage de 1, on peut diviser par t et alors le premier membre est prolongeable par continuité en 1 donc son intégrale en x et x² tend vers 0 et pour le deuxième, l'intégral est calculable explicitement (en reconnaissant la dérivée d'une composée).

Kaiser

Posté par
raymond Correcteur
re : intégrale de 1/ln(t) 20-03-07 à 12:26

Merci kaiser.

Très bonne méthode. En plus, elle a l'avantage de s'appliquer des deux côtés de 1.

A plus RR.

Posté par
kaiser Moderateur
re : intégrale de 1/ln(t) 20-03-07 à 12:27

Mais je t'en prie !

Posté par
JJa
re : intégrale de 1/ln(t) 20-03-07 à 15:10

bonjour,

pour ceux qui souhaiteraient avoir plus d'information sur cette fonction définie par une primitive de 1/ln(x):
http://mathworld.wolfram.com/LogarithmicIntegral.html
http://fr.wikipedia.org/wiki/Logarithme_intégral

Posté par
Ksilver
re : intégrale de 1/ln(t) 20-03-07 à 18:31

en fait, il me semble qu'on peut arriver à la conclusion que (de facon assez surprenant ! ) F est infiniement dérivable sur R+ !

mais pour justifier cela en 0 et en 1 ca doit etre assez laborieux :S

Posté par
kaiser Moderateur
re : intégrale de 1/ln(t) 20-03-07 à 19:06

Ksilver > En 0, je ne pense pas qu'elle soit indéfiniment dérivable ( il me semble que la dérivée seconde tend vers l'infini en 0).


Kaiser

Posté par
Ksilver
re : intégrale de 1/ln(t) 20-03-07 à 19:35

... hum oui tu as raison.

Posté par
flashy
re : intégrale de 1/ln(t) 24-03-07 à 18:23

bonsoir,
merci beacoup à vous tous de m'avoir aidé.
Cependant, il y a certains points que je ne comprends pas très bien.

1)enfait dans mon exercice on nous demande d'étudier l'allure du graphe de F en +00. raymond a dit qu'on peut calculer la limite en +oo grâce à la formule de la moyenne! est-ce qu'on pourrait m'expliquer un peu plus car bien que j'ai vu cette formule en cours, je ne vois pas "concrètement" comment l'appliquer.

2)on me demande aussi de démontrer que F est prolongeable en 1(ce que j'ai fait grâce à la démonstration de kaiser(merci )) et puis de dire si F est dérivable en 1. J'ai pensé à utiliser la formule des accroissement finis mais je n'arrive pas à la calculer.

3) enfin justifier l'existance et donner la valeur de l'intégrale I=(t-1)/lnt (intégrale entre 0 et 1)?

Posté par
kaiser Moderateur
re : intégrale de 1/ln(t) 24-03-07 à 20:23

Bonsoir flashy

1) pour appliquer la formule de la moyenne, remarque que \Large{\frac{1}{\ln(t)}=1\times \frac{1}{\ln(t)}} (la fonction positive à considérer sera alors la fonction constante égale à 1).

2) comment voulais-tu appliquer le théorème des accroissements finis ?

3) L'existence n'est pas très difficile à prouver car que ce soit en 0 et ou en 1, on affaire à un faux problème.

Kaiser

Posté par
klonoa_90
re : intégrale de 1/ln(t) 22-11-08 à 20:50

bonjour,
je suis nouveau ici, et j'ai besoin de l'aide..
je comprends pas comment peut-on resoudre cette question:

F(x)=dt/ln(t) (integrale allant de x à x²)

d'ou; f(t)=1/ln(t) si t est different de 0
      f(0)=0

1°)On nous demande de montrer que f admet une primitive φ sur [0,1[
  *on ne demande pas de determiner l'expression de φ.

2°)En remarquant que φ est continue a droite de 0, montrer que: lim F(x)=0 quand x->0+

quelqu'un peut m'aider? svp..
c'est mieux si vous pouvez expliquez en detail..
merci en avance

Posté par
lafol Moderateur
re : intégrale de 1/ln(t) 22-11-08 à 21:35

Bonsoir
ça remonte à plus d'un an et demi cette affaire !

regarde ici, raymond avait tout détaillé la démarche (clique sur la mai intégrale de 1/ln(t)son, c'est un lien)

Posté par
klonoa_90
re : intégrale de 1/ln(t) 23-11-08 à 04:58

bonjour lafol,
est-ce qu'on applique le theoreme de newton-leibniz pour la premiere question?
et pour la deuxieme, comment trouver la limite quand F(x)->0+?

Posté par
ZERAOULIA1
INTEGRALE DE 1/LNX 23-01-10 à 23:24

BON SOIR J'ai deja trouve l'integrale de 1/lnx sur ça partie de definition, je vaudrais dire quelque chose avant l'explication, pour integrer 1/lnx il faut integrer la fonction lnlnx pour deduire la relation d'integration
salut, j'ai deja trouvez la fonction primitive de lnlnx et 1/lnx qui vous deja l'appele li(x), je trouve une fonction de meme partie de definition que li(x), voici petit demonstration et l'idee que me aide de trouver ∫lnln(x)dx≈∫lnln(n∆x)dx≈ │ ln(n∆x)│*ln│ln(n∆x)│-│ln(n∆x)│+c

On choisir le droit y≈x,tel que x=x0≈x1………..xn=y C'est-à-dire on faire de subdiviser le droite y=x à des element defferentiel, tel que ∆x=x-x0≈x1-x2≈…………..xn-xn-1≈∆x

Je peux prendre (∆x)'≈(∆x) pour les valeurs defferentiel Comme tgx≈x pour x≈x0

C'est cette proposition faut alors la loi de derivabilite et faux

Et la methode long , alors à partire de cette idee j'ai trouve la fonction.p.de 1/lnx

⌡dx/lnx≈lnln(n∆x)+c, c'est qui veux la demonstration il me contacte sur ce mail zeraouliarafik@yahoo.fr Quelque explication/ x≈∑(∆x)i,i=0 jusqu' n R tel queR=∑(∆x),tel que i=n,jusqu n+1et ça lim tend vers à 0, quand ∆x―+∞, sur le droit y≈x J'appele cette methode la methode de substitittion parce que lnlnx fonction compose de deux application ln0ln,

je challenge qui pose la fonction li(x) comme integrale de 1/lnx, parce comment nous travailons avec la methode numerique et la fonction

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : intégrale de 1/ln(t) 24-01-10 à 01:05

Bonjour ; vieux topic intéressant !

\fbox{*} Comme l'ont bien vu raymond et kaiser , la fonction 4$\fbox{x\to F(x)=\int_x^{x^2}\frac{dt}{\ell n(t)}} est \fbox{C^1} sur \fbox{U=]0,1[\cup]1,+\infty[} avec 4$\blue\fbox{\forall x\in U\;,\;F^'(x)=\frac{x-1}{\ell n(x)}} .

\fbox{*} Pour \fbox{x\in]0,1[} la croissance de \fbox{t\to-\frac{1}{\ell n(t)}} sur [x^2,x] donne 4$\red\fbox{0\le F(x)\le\frac{x^2-x}{\ell n(x)}} et donc 4$\blue\fbox{\lim_{x\to0^+}\;F(x)\;=\;0\\\lim_{x\to0^+}\;\frac{F(x)}{x}\;=\;0} et F est C^1 sur [0,1[ .

\fbox{*} Pour \fbox{x\in U} le changement de variable t\to\ell n(t) donne 4$\red\fbox{F(x)=\int_{\ell n(x)}^{2\ell n(x)}\frac{e^t}{t}\;dt=\ell n(2)+\int_{\ell n(x)}^{2\ell n(x)}\frac{e^t-1}{t}\;dt} d'où 4$\blue\fbox{\lim_{x\to1}\;F(x)\;=\;\ell n(2)\\\lim_{x\to1}\;\frac{F(x)-\ell n(2)}{x-1}\;=\;1} et F est C^1 sur [0,+\infty[ .

\fbox{*} 4$\blue\fbox{\int_0^1\;\frac{x-1}{\ell n(x)}\;dx=F(1)-F(0)=\ell n(2)} sauf erreur bien entendu

Posté par
ZERAOULIA1
CRITIQUE 24-01-10 à 12:03

SALUT , comme je sais vous ete borne la fonction 1/lnx entre les zero fonction, alors à cause de ça j'ai elu l'integration pour les defferentiels valeurs , mais si (∆x)'≈(∆x), alors mon demonstration et vrais, par contre la loi de derivabilite et faut, parce que (0)'=0 ,compris, et je vaudrais votre critique , et merci
li(x) c'est pas une fonction premitive de 1/lnx , et merci

Posté par
ZERAOULIA1
DEMONSTRATION 27-01-10 à 23:38

SALUT, je vous donne quelque probleme qui depend de mon demonstration qui me aid pour trouvez la fonction premitive de 1/lnx, xdefferent de 1
alors /
-demontrer que; quel que soit x€ [2, 4[ alors  x= 1/[ (ln2)]^x  

et demontrer aussi  quel que soit x€[1.45, 2[ alors x ^x≈  1/[ln(2)]^x ,

je vous dire que je trouve la fonction premitive de 1/lnx en point x=1.449 presque x=1.45
et si ces relation vrais alors mon demonstration est vrais, en plus de ça j'ai trouve cette fonction tel que R(0)=0, c'est mon fonction
et R(1)=-1
et merci
ce qui veux la methode contacte moi sur ce mail ** adresse effacée **


Edit Coll : dans ton propre intérêt et pour respecter la FAQ ne mets pas ton adresse mail dans un message (mais tu peux la mettre dans ton profil)

Posté par
lafol Moderateur
re : intégrale de 1/ln(t) 28-01-10 à 00:02

Bonjour

"la fonction primitive", ça n'a aucun sens ! il y a une infinité de primitives pour une même fonction !

Posté par
ZERAOULIA1
infinite 28-01-10 à 00:28

mais c'il ya infinite des primitive donnez moi la premitive de 1/lnx, je sais bien que la fonction premitive de cette fonction theoriquement existe mais je vous dire que mon fonction de meme caracteres de li(x) mais n'ai pas comme une serie est un fonction, quand le developpement (asymptotique existe) c'est à dire la fonction existe, et aussi comment l'on trouve li(0)=0  je sais bien que ils ont utilise la limite par contre j'utilise des methodes analytic et j'ai trouve aussi r(0)=0, comment?

Posté par
lafol Moderateur
re : intégrale de 1/ln(t) 28-01-10 à 17:30

La fonction primitive, mais laquelle ? il y en a une infinité, je te dis !

Posté par
ZERAOULIA1
integral 1/lnx 28-01-10 à 22:38

salut si ça la fonction premitive  │ln(n∆x)│*ln│ln(n∆x)│-│ln(n∆x)│+c ; c'est pas une serie essaye de deriver tu la trouver , et je vous demander pour me  demontrer que; quel que soit x€ [2, 4[ alors  x= 1/[ (ln2)]^x , et donnez moi votre point de vue

Posté par
ZERAOULIA1
suiver integral 1/lnx 28-01-10 à 22:44

observation/ (∆x)'≈(∆x), x= n(∆x),est une separation elementaire de droit y=x
c'est mon methode de demonstration.et merci

Posté par
vinz62
re : intégrale de 1/ln(t) 14-06-10 à 13:30

bonjour, deux choses m'échappent dans le résumé d'elhor pourriez vous m'expliquer svp?
il s'agit de l'inégalité en rouge lui ayant permis de conclure quant aux limites de F en 0+ ainsi que le calcul du nombre dérivé en 1...
merci

Posté par
Camélia Correcteur
re : intégrale de 1/ln(t) 14-06-10 à 14:31

Bonjour vinz

Elhor ne m'en voudra pas d'intervenir...

Pour l'inégalité en rouge: pour x\in ]0,1[ on a 0 < x^2 < x donc

\red \fbox{F(x)=\bigint_{x}^{x^2}\frac{dt}{\ln(t)}dt=\bigint_ {x^2}^x\frac{-dt}{\ln(t)}dt}

Non, mais... moi aussi je sais faire du technicolor!

Ensuite, sur [x^2,x] la fonction -1/ln(t) est croissante, positive. On a donc sur cet intervalle 0\leq -1/ln(t)\leq -1/ln(x) et ensuite on intègre ces inégalités sur [x^2,x]

Posté par
vinz62
re : intégrale de 1/ln(t) 14-06-10 à 14:42

Merci Camélia c'est parfait je me doutais que c'était évident mais ça m'échappait...
et sinon pour le nombre dérivé en 1?

Posté par
Camélia Correcteur
re : intégrale de 1/ln(t) 14-06-10 à 15:03

Alors, là, je l'ai repris à ma manière (qui est probablement ce que suggère kaiser).

\frac{1}{\ln(t)}=\frac{t}{t\ln(t)}=\frac{t-1}{t\ln(t)}+\frac{1}{t\ln(t)}

Soit g(t)=\frac{t-1}{t\ln(t)}. Cette fonction est continue sur ]0,+\infty[ car \lim_{t\to 1}g(t)=1. Elle a une primitive G et alors

\bigint_x^{x^2}g(t)dt=G(x^2)-G(x), fonction continue et dérivable, de dérivée 2xg(x)-g(x).

Soit h(t)=\frac{1}{t\ln(t)} Celle ci n'est pas définie en 1, mais elle est conrinue et dérivable sur ]0,1[ et sur ]1,+\infty[. L'astuce est que x et x^2 sont toujours du même côté de 1. On a pour x > 1,

\bigint_x^{x^2}h(t)=\ln(\ln(t))\]_x^{x^2}=\ln(ln(x^2))-\ln(\ln(x))=\ln\(\frac{\ln(x^2)}{\ln(x)}\)=\ln(2)

Pour x < 1, il faut mettre des valeurs absolues... mais ça fera à peu près la même chose...

Posté par
vinz62
re : intégrale de 1/ln(t) 14-06-10 à 15:20

qqch a du m'échapper mais j'ai l'impression que tu m'as recalculé F(1) = ln(2) mais ma question portait sur le nombre dérivé en 1 qu'il trouve égal à 1 mais sinon suis d'accord avec ce que tu viens de m'écrire ça me donne une méthode alternative à celle d'Elhor mais je reste sur ma faim quand au nombre dérivé ^^

Posté par
Camélia Correcteur
re : intégrale de 1/ln(t) 14-06-10 à 15:24

Mais F(x)=G(x)+ln(2), donc F'(x)=G'(x) dans tous les cas. Or G'(x)=2xg(x^2)-g(x) et pour x=1, ça fait bien 1.

Posté par
vinz62
re : intégrale de 1/ln(t) 14-06-10 à 15:27

ah oui je n'avais pas vu ça effectivement suis pas dans mon assiette apparemment vais faire une tite sieste devant le foot ça vaudra mieux ^^
merci à toi en tous cas

Posté par
Camélia Correcteur
re : intégrale de 1/ln(t) 14-06-10 à 15:28

Posté par
blay
re : intégrale de 1/ln(t) 04-09-10 à 22:39

bonjour, =)
je sais bien que les problèmes concernant cette fonction ont déjà été résolu, et m'ont même été trés utile.
Mais j'ai un petit souci, en effet on sait que la fonction est définie sur l'intervalle ]0,1[U]1;+00[.

Cependant dans mon énoncé, on me demande de vérifier que ma fonction F(x)=dt/ln(t) (integrale allant de x à x²)est bien définie sur [0,1]

Comment est-ce possible ? J'ai essayé de démontrer qu'elle était prolongeable par continuité en 0 et en 1 mais la question à propos de la continuité sur cet intervalle intervient dans les prochaines questions, ce n'est donc pas la solution.

Dans l'énoncé on nous dit que F(0)=0 et que F(1)=ln2.

Je pense qu'il faut utiliser le théorème de la moyenne, mais je ne vois pas du tout comment faire.
Est-ce que quelqu'un pourrait bien m'aider svp ?
Merci d'avance

Posté par
lafol Moderateur
re : intégrale de 1/ln(t) 05-09-10 à 00:09

Bonsoir
pour x=0, tu as l'intégrale entre 0 et 0²=0 : tu peux bien mettre ce que tu veux comme fonction dedans, ça fera toujours 0
pour x=1, tu as l'intégrale entre 1 et 1² = 1 : pareil !
et si 0 < x < 1, [x² ; x] est tout entier dans ]0, 1[, donc pas de souci non plus

Posté par
blay
re : intégrale de 1/ln(t) 05-09-10 à 10:10

ah ok !
merci bcp ! =)

Posté par
blay
re : intégrale de 1/ln(t) 06-09-10 à 19:28

bonsoir, =)
j'ai un petit soucis et j'espère que qqn pourras m'aider en me donnant juste la marche à suivre:
alors voila dans mon exo:
- j'ai démontrer que fonction F(x)=dt/ln(t) (integrale allant de x à x²) était continue sur [0;1] et dérivable sur ]0,1[, F'(x)= (x-1)/ln(x)

on me dit d'en déduire que F' est continue sur [0,1]
- eske je dois étudier la continuité de la fonction F' en 0 et en 1
- ou eske je dis simplement que F étant continue et dérivable donc F' est continue sur [0,1]

Je ne vois pas commment faire.
Merci d'avance.

Posté par
elodie_
re : intégrale de 1/ln(t) 11-09-10 à 14:57

Bonjour à tous,
J'aurais aimé avoir une petite précision quand au calcul de 1/tln(t) dt proposé par camélia : je ne comprends pas l'égalité ln(ln(x²)/ln(x))=ln(2).
Merci d'avance.

Posté par
Camélia Correcteur
re : intégrale de 1/ln(t) 11-09-10 à 15:12

Bonjour

\ln(x^2)=2\ln(x)\\ \ln(x^2)/\ln(x)=2

Posté par
elodie_
re : intégrale de 1/ln(t) 11-09-10 à 15:41

Merci .



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