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Niveau Maths sup
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Intégrales...

Posté par Yaya13 (invité) 10-03-05 à 19:24

Bonsoir

Voilà j'ai cet exercice à faire, j'ai réussi la première question mais je bloque sur la deuxième. Pourriez vous m'aider? Merci d'avance à tous

a) On pose In = \int_0^{1} \frac{x^n}{1+x^2} dx montrer que I tend vers 0
pour cela j'ai encadrer In
j'ai encadrer \frac{x^n}{1+x^2} sur le segment [0,1]
x[0,1]  O \le \frac{x^n}{1+x^2} \le x^n
or l'intégrale conserve l'ordre (0 \le 1)
\int_0^{1} 0 dx \le \int_0^{1} \frac{x^n}{1+x^2} dx \le \int_0^{1} x^n dx
0 \le In \le \frac{1}{1+n}
donc d'après le théorème d'encadrement In ----> 0  (n--> +)
Mon raisonnement est il exact?

b) Exprimer de deux manières différentes l'intégrale \int0^{1} \frac{1-(-x^2)^n}{1+x^2} dx et en déduire que \sum_{k=0}^{n} \frac{(-1)^k}{2k+1} ----> \frac{\Pi}{4} (lorsque n--> +
Je ne sais pas comment m'y prendre pour cette question.

Posté par
watik
re : Intégrales... 10-03-05 à 20:05

bonsoir Yaya13

a) votre solution ainsi que le raisonnement et la finesse et l'ajustesse de votre argumentation sont très rigoureues.

b) pour cette question je vais utiliser la notation suivante:

I(a,b)f(x)dx désigne l'intégrale de a à b de f lorsqu'elle est intégrable.

I(0,1)(1-(-x²)^n)dx/(1+x²)=I(0,1)dx/(1+x²)-I(0,1)(-x²)^n)dx/(1+x²)


I(0,1)dx/(1+x²)=[artg(x)](0,1)=Pi/4

et qq soit x tel que x²<1 on a:
1/(1+x²)= somme(0,+oo)(-1)^k.(x²)^k   ; somme=signe sigma.

La convergence de la série est uniforme.

donc on peu l'intégrer sous le signe somme.

I(0,1)dx/(1+x²)= somme(0,+oo)(-1)^k.I(0,1)(x²)^kdx

comme I(0,1)(x²)^kdx= (x^(2k+1)/(2k+1))(0,1)=1/(2k+1)

donc


I(0,1)dx/(1+x²)= somme(0,+oo)[(-1)^k/(2k+1)]

maintenant si vous utilisez le résultat de a) vous avez

lim I(0,1)(-x²)^n)dx/(1+x²)=0 lorsque n tend vers +oo.

donc

Pi/4 = somme(0,+oo)[(-1)^k/(2k+1)]

voila bon courage




Posté par Yaya13 (invité)re : Intégrales... 10-03-05 à 22:49

bonsoir watik

Merci bcp pour votre réponse.
Je vais regarder tout cela en détails.
Encore merci.

Yaya13

Posté par
otto
re : Intégrales... 11-03-05 à 02:56

Il me semble que la suite de fonctions x^n/(1+x^2) converge presque partout vers la fonction nulle sur [0,1]
Ensuite cette fonction est bornée par 1, et 1 est clairement intégrable sur [0,1].
Donc l'intégrale de la limite est la limite de l'intégrale... et vaut donc 0.
Pour la seconde question, il suffit de voir que l'on a une série géométrique cachée quelque part...

Sauf erreur(s)
A+

Posté par
watik
re : Intégrales... 11-03-05 à 19:45

bonsoir otto

vous avez parfaitement raison. Je devais être fatigué pour ne remrquer que :

(1-(-x²)^n)/(1+x²)= 1-x²+...+(-x²)^(n-1)

et utiliser le résultat de 1)

en effet, en terminal on n'utidie pas les séries entières. Enfin je crois.



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