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Intégrales généralisées

Posté par
Fractal
16-04-07 à 18:24

Bonjour,
Comment justifier proprement que si 3$f est une fonction positive définie pour x>0 et telle que 3$\Bigint_0^{+\infty}f(x)dx\,<\,+\infty, alors 3$\lim_{x\rightarrow +\infty}\,xf(x)=0 et 3$\lim_{x\rightarrow 0}\,xf(x)=0?

Merci d'avance

Fractal

Posté par
perroquet
re : Intégrales généralisées 16-04-07 à 18:46

Bonjour, Fractal

Tu ne risques de pouvoir le justifier parce que le résultat est faux. Tu as dû oublier une hypothèse (f décroissante, peut-être ?)

Posté par
Fractal
re : Intégrales généralisées 16-04-07 à 18:48

Bonjour
Oui effectivement, f est décroissante (et continue).
Je pensais que ce résultat restait correct même sans cette hypothèse

Fractal

Posté par
perroquet
re : Intégrales généralisées 16-04-07 à 18:54

Voici un contre-exemple:
f est nulle sur [0,+infini[, sauf sur les intervalles [n,, n+1/n^2], où elle vaut 1 (la fonction est continue par morceaux, donc on peut étudier si elle est intégrable). Cette fonction n'a pas de limite en l'infini, et pourtant, elle est intégrable.

Besoin d'une indication dans le cas où f est décroissante ?

Posté par
Fractal
re : Intégrales généralisées 16-04-07 à 18:57

Merci pour le contre-exemple, maintenant que tu le dis, j'ai déjà dû le rencontrer mais je l'avais complètement oublié

Je veux bien une indication

Fractal

Posté par
perroquet
re : Intégrales généralisées 16-04-07 à 19:02

Tu considères l'intégrale entre x/2 et x de f.
Comme f est décroissante, tu n'auras pas de mal à la minorer par x/2 f(x).
Mais, comme f est intégrable sur ]0,+infini[, la limite de cette intégrale est 0

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
Re : Intégrales généralisées. 16-04-07 à 19:42

Bonjour Fractal ;
Je ne crois pas que ce soit vrai sans une hypothèse supplémentaire sur f :
Pour n\in\mathbb{N}^* définissons la fonction \varphi_n sur [n-\frac{1}{n^3},n+\frac{1}{n^3}] par \fbox{\varphi_n(x)=n^4(x-n+\frac{1}{n^3})\hspace{5}si\hspace{5}n-\frac{1}{n^3}\le x\le n\\\varphi_n(x)=n^4(n+\frac{1}{n^3}-x)\hspace{5}si\hspace{5}n\le x\le n+\frac{1}{n^3}} et posons \fbox{f=\Bigsum_{n=1}^{+\infty}\varphi_n.\mathbb{1}_{[n-\frac{1}{n^3},n+\frac{1}{n^3}]}} il est facile de vérifier que 2$\blue\fbox{\int_{0}^{+\infty}f(x)dx=\Bigsum_{n=1}^{+\infty}\frac{1}{n^2}<+\infty} et pourtant 2$\red\fbox{\forall n\in\mathbb{N}\hspace{5},\hspace{5}f(n)=n} (sauf erreur bien entendu)

Re : Intégrales généralisées.

Posté par
anonyme
re : Intégrales généralisées 16-04-07 à 20:46

En fait est ce que le fait de dire qu'une intégrale < +l'infini signifie qu'elle converge ? ça veut dire quoi sinon ?

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Intégrales généralisées. 16-04-07 à 20:57

hatimy > Si f est positive et localement intégrable sur un intervalle I oui 2$\blue\fbox{\int_I\hspace{5}f\hspace{5}converge\hspace{5}\hspace{5}\Longleftrightarrow\hspace{5}\int_I\hspace{5}f\hspace{5}<\hspace{5}+\infty}
(sauf erreur)



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