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Niveau Maths sup
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intégrale dépendant d un paramètre

Posté par Atlas (invité) 09-03-06 à 17:59

bonjour à tous

j'aurais juste besoin d'une confirmation quand à cette question:

Soit f: qui à x associe entre 0 et + de 1/((1+t)t^x) dt

Déterminer l'ensemble de définition de f
j'ai trouvé avec des équivalents en 0 et + qu'il fallait respectivement x<1 et x>0 soit D=]0,1[

est-ce juste ?

merci d'avance

Posté par
kaiser Moderateur
re : intégrale dépendant d un paramètre 09-03-06 à 18:03

Bonjour Atlas

Tout ceci me paraît correct !

Kaiser

Posté par Atlas (invité)re : intégrale dépendant d un paramètre 09-03-06 à 18:07

kaiser, l'homme qui répond plus vite que son ombre... ^^

merci

ensuite je dois prouver qu'elle est de classe C infinie et convexe sur D.
pour la classe C infinie, ça peut marcher par récurrence ?
et pour la convexité, il faut faire intervenir le log népérien non ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : intégrale dépendant d un paramètre 09-03-06 à 18:10

Pour montrer que f est de classe \large{C^{\infty}}, à quoi penses-tu quand tu dis "par récurrence" ?
Pour montrer que f est convexe, il suffit de montrer que la dérivée seconde est positive.

Posté par Atlas (invité)re : intégrale dépendant d un paramètre 09-03-06 à 18:14

au fait, bravo pour ta (récente ?) promotion ^^

en disant par récurrence, je pensais montrer qu'elle était C1 puis il me semble qu'en sup on avait fait une récurrence pour montrer qu'une fonction était C infinie, mais c'était sans doute pour la définir.

Posté par
kaiser Moderateur
re : intégrale dépendant d un paramètre 09-03-06 à 18:24

Je te remercie Atlas (ça ne fait que quelques jours)
En fait, ici, on ne va pas se servir de la récurrence.
Il faut utiliser le théorème de dérivation sous le signe intégrale en l'appliquant la dérivée n-ième par rapport à x de l'intégrande.

Posté par Atlas (invité)re : intégrale dépendant d un paramètre 09-03-06 à 18:37

ok je vais essayer

sinon je viens de me rendre compte de quelque chose pour l'ensemble de définition:

en 0, 1+t est équivalent à 1 donc je prends entre 0 et 1 de 1/t^x dt et j'ai dit, d'après les intégrales de Riemann, qu'il y avait convergence ssi x<1 mais comment je fais pour déduire de la convergence, l'ensemble de définition ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : intégrale dépendant d un paramètre 09-03-06 à 18:38

L'ensemble de définition, c'est exactement l'ensemble des x tels que l'intégrale existe.

Posté par Atlas (invité)re : intégrale dépendant d un paramètre 09-03-06 à 18:40

oui mais là je donne l'ensemble des x tel que l'intégrale converge

Posté par
kaiser Moderateur
re : intégrale dépendant d un paramètre 09-03-06 à 18:41

Quel sens donnes-tu au fait que l'integrale converge ?

Posté par Atlas (invité)re : intégrale dépendant d un paramètre 09-03-06 à 18:41

euuuuuh...

Posté par
kaiser Moderateur
re : intégrale dépendant d un paramètre 09-03-06 à 18:45

En fait, "l'intégrale existe" ou "l'intégrale converge", c'est exactement la même chose.

Posté par Atlas (invité)re : intégrale dépendant d un paramètre 09-03-06 à 18:52

pourtant une intégrale peut être égal à l'infini quand on la calcule et malgré tout exister non ?

= implique qu'elle n'existe pas ?

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : intégrale dépendant d un paramètre 09-03-06 à 19:07

Bonsoir Atlas, Bonsoir kaiser et félictation pour ton nouvel statut de correcteur qui est bien mérité;
Je crois que la convexité de f peut se montrer sans passer par f'' :
on sait en effet que \fbox{\forall a,b>0\hspace{5}\forall u,v\ge0\hspace{5}u+v=1\\a^ub^v\le ua+vb} (se montre facilement par la convexité de x\to-ln(x))
on peut donc écrire \fbox{\forall u,v\ge0\hspace{5}u+v=1\hspace{5}\forall x,y\in]0,1[\hspace{5}\forall t>0\\(\frac{1}{t^x})^u(\frac{1}{t^y})^v\le\frac{u}{t^x}+\frac{v}{t^y}} ou encore \fbox{\forall u,v\ge0\hspace{5}u+v=1\hspace{5}\forall x,y\in]0,1[\hspace{5}\forall t>0\\\frac{1}{t^{ux+vy}}\le\frac{u}{t^x}+\frac{v}{t^y}}
en divisant par (1+t) et en intégrant on voit que \fbox{f(ux+vy)\le uf(x)+vf(y)} et f est bien convexe.
Remarque:
Le changement de variable \fbox{t\to\frac{1}{t}} donne que \fbox{\forall x\in]0,1[\\f(1-x)=f(x)} la droite d'équation x=\frac{1}{2} est donc un axe de symétrie pour la courbe représentative de f et vu que f est convexe elle présente un minimum global en x=\frac{1}{2}.
Sauf erreurs bien entendu


Posté par
kaiser Moderateur
re : intégrale dépendant d un paramètre 09-03-06 à 19:45

Atlas > Effectivement, quand on dit qu'une intégrale existe, cela veut dire que la valeur de l'integrale est finie.
elhor_abdelali> Merci !

Posté par Atlas (invité)re : intégrale dépendant d un paramètre 09-03-06 à 20:31

ah bah merci à vous 2
je vais essayer de continuer

Posté par Atlas (invité)re : intégrale dépendant d un paramètre 09-03-06 à 21:03

une question sur les séries pour changer:
pour calculer de ((-1)^n)/4n+3 , on peut dire que c'est égal à de (-1)^n entre 0 et 1 de t^(4n+2) dt mais ensuite je fais comment pour poursuivre ?
et est-ce que la convergence uniforme implique la convergence normale ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : intégrale dépendant d un paramètre 09-03-06 à 21:28

Justement non, la convergence normale entraîne la convergence uniforme, et pas le contraire.
Mais parfois, montrer la convergence uniforme (pas normale) peut se faire à l'aide du théorème spécial des séries alternées.
Utilise ceci pour intervertir les signes somme et integrale.

Posté par Atlas (invité)re : intégrale dépendant d un paramètre 09-03-06 à 22:35

théorème spécial des séries alternées: pourtant on peut juste dire que la série converge mais pas de quelle manière avec ce théorème non ?

et pour mon calcul de la somme, c'est la bonne méthode ?
il faut que j'essaye d'écrire t^(4n+2) avec un développement en séries entières ?

Posté par
kaiser Moderateur
re : intégrale dépendant d un paramètre 09-03-06 à 22:39

pour ton calcul, c'est bien ça : il faut faire intervenir une série entière.
cependant, il faut montrer que l'on a le droit d'intervertir les symboles.

Comment utiliser le TSSA ? Tout simplement en se servant de la majoration du reste donnée par le théorème.



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