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Niveau Maths sup
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Limite d'une integrale

Posté par jamboncru2 (invité) 01-06-07 à 15:16

  Bonjour , on m'a proposé l'exercice suivant qui consiste a trouver la limite lorsque x tend vers l'infini de :
  t*e(1/t)/((1+t2)*(ln(1+t2))  entre les bornes x et x^2.
  Comme tout exercice avec une integrale dont les bornes dependents de x j'ai essayer de trouver son ensemble de définition et je me suis penché sur les expressions au voisinage de 0 et de +.Malheureusement je n'ai pu trouver d'équivalent satisfaisant me permettant de valider ou non ce domaine de définition. Donc voilà je suis bloqué a une étape qui d'habitude est limite triviale...

Merci d'avance

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Limite d'une integrale 01-06-07 à 15:22

Bonjour,

Je ne comprends pas bien ton histoire de domaine de définition.
x\mapsto\Bigint_x^{x^2}\frac{t\cdot e^{1/t}}{\sqrt{1+t^2}\ln(1+t^2)}\mathrm{d}t
est définie sur \mathbb{R}^{+*}
Cela suffit pour étudier sa limite en +\infty.

Nicolas

Posté par jamboncru2 (invité)re : Limite d'une integrale 01-06-07 à 15:26

  Oui mais je dois prouver ke la fonction sous le signe integrale est bien integrable sur R+* non ?

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Limite d'une integrale 01-06-07 à 15:29

N'est-elle pas continue sur R+* ?

Posté par jamboncru2 (invité)re : Limite d'une integrale 01-06-07 à 15:33

  Hum je semble voir mon probleme (le meme que j'ai eu a un concours)...
Ici on en a rien a faire que t*e(1/t)/((1+t2)*(ln(1+t2)) soit integrable sur ]0,+[ c'est bien ca ?

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Limite d'une integrale 01-06-07 à 15:34

La fonction 3$t\mapsto \frac{t\cdot e^{1/t}}{\sqrt{1+t^2}\ln(1+t^2)} semble positive décroissante sur 3$\mathbb{R}^{+*}.
Si cela est confirmé par le calcul, alors, pour 3$x\in[1;+\infty[ :
3$\Bigint_x^{x^2}\frac{t\cdot e^{1/t}}{\sqrt{1+t^2}\ln(1+t^2)}\mathrm{d}t\ge(x^2-x)\frac{x^2\cdot e^{1/x^2}}{\sqrt{1+x^4}\ln(1+x^4)}\to +\infty

A vérifier !

Nicolas

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Limite d'une integrale 01-06-07 à 15:35

On prend x > 0.
Il est donc important de montrer que 3$t\mapsto%20\frac{t\cdot%20e^{1/t}}{\sqrt{1+t^2}\ln(1+t^2)} est intégrable sur tout intervalle fermé de ]0;+oo[.
Mais, c'est évident, puisque cette fonction est continue sur de tels intervalles.
Ou alors une difficulté m'échappe...

Posté par jamboncru2 (invité)re : Limite d'une integrale 01-06-07 à 15:44

   Oula, bon au risque de passer pour un ane (ce qui est surement dejà fait :p) je vais t'exposer mon probleme (l'objectif etant quand meme la compréhension ). Je suis tout a fait d'accord que sur tout intervalle ]a,b[ avec a>0 la fonction t t*e(1/t)/((1+t2)*(ln(1+t2))  est integrable car continue sur un compact, mais après en 0 on a au dénominateur le ln(1+t^2) qui fait 0 et donc dans ces cas la la seule methode que je connaisse c'est le developpement limité et je fais de meme en + après je rate peut etre un théorème qui m'assure desuite de l'intégrabilité mais je ne vois pas lequel

Posté par jamboncru2 (invité)re : Limite d'une integrale 01-06-07 à 15:44

[a,b] au lieu de ]a,b[

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Limite d'une integrale 01-06-07 à 15:48


Reprenons.
Dans un premier temps, on ne s'intéresse pas à la limite de l'intégrale.
On s'intéresse à vérifier que l'intégrale est bien définie, c'est-à-dire que l'intégrande est... intégrable.
On s'intéresse à la limite quand x tend vers +oo. On peut donc supposer x > 0.
Alors sur [x,x2] ou [x2,x] (selon la position de x par rapport à 1), la fonction sous l'intégrale est définie et continue.
Sur un intervalle [a,b] de ]0;+oo[, je ne vois pas comment le dénominateur pourrait s'annuler : "t" n'y est jamais nul.

Posté par
lafol Moderateur
re : Limite d'une integrale 01-06-07 à 15:49

re Bonjour, jamboncru2 (on t'a déjà dit que tu étais mignon à croquer )

pas besoin d'aller voir en 0 : si x>0, [x,x²] ne va pas jusqu'en 0 !

Posté par jamboncru2 (invité)re : Limite d'une integrale 01-06-07 à 15:57

Oui je suis parfaitement d'accord que le problème que je m'étais créé en 0 était en fait inutile mais qu'en est il pour celui en + je veux dire t1/t est bien definie et continue sur [1;[ et pourtant non intégrable sur [1,[.
Après , si comme vous semblez le suggérer on se contente juste de regarder l'integrabilité sur les compacts de R+* je suis totalement en accord avec vous mais cela me semble bizarre après de faire tendre x vers l'infini sans avoir prouver que la fonction sous l'integrale etait integrable sur [a,[ avec a>0

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Limite d'une integrale 01-06-07 à 16:00

C'est élémentaire. Il faut revenir aux définitions de lycée.
Pour montrer que 3$x\mapsto\Bigint_x^{x^2}\frac{t\cdot%20e^{1/t}}{\sqrt{1+t^2}\ln(1+t^2)}\mathrm{d}t est définie sur ]0;+oo[, il suffit que, pour tout x > 0, l'expression soit définie.
On choisit un x > 0. La fonction est définie en x.
Terminé.
La fonction est donc définie sur ]0;+oo[

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Limite d'une integrale 01-06-07 à 16:01

A aucun moment une intégrale du type 3$\Bigint^{\infty} n'intervient.

Posté par jamboncru2 (invité)re : Limite d'une integrale 01-06-07 à 16:02

  Ah ok il me manquait ce petit truc   merci Nico de ta patience ^^

Posté par jamboncru2 (invité)re : Limite d'une integrale 01-06-07 à 16:04

Merci a lafol aussi

Posté par
lafol Moderateur
re : Limite d'une integrale 01-06-07 à 16:04

de pas grand chose, pour ma modeste part ....

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Limite d'une integrale 01-06-07 à 16:05

Pour ma part, je t'en prie.

Posté par
lafol Moderateur
re : Limite d'une integrale 01-06-07 à 16:06

nicolas, je me demande si j'ai déjà eu l'occasion de te saluer aujourd'hui ? si ce n'est fait, je répare ici cet oubli

Posté par
Nicolas_75 Correcteur
re : Limite d'une integrale 01-06-07 à 16:07

Bonjour, lafol



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