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ln (1+x) : un autre encadrement (calcul intégrale)

Posté par sophienn (invité) 28-12-04 à 13:40

Bonjour,
J'ai cet exercice à faire pour mon devoir et je n'arrive pas à resoudre la question 5 et 6. Si quelqu'un pouvais me venir en aide se serait gentil. Merci à vous
Pour tout x appartenant à l'intervalle [0; +∞ [, on pose :
F ( x )= intégrale de 0 à x de ln(1+e(-2t))dt
1) Etudier le sens de variation de F sur  l'intervalle [0; +∞ [

2) Soit a un réel strictement positif.      
   a. Montrer que, pour tout t appartenant à l'intervalle [1; 1+a],on a:                                                
                                   (1/ (1+a)) ≤ 1/t ≤1.
      b. En déduire que a/ (1+a) ≤ ln( 1+a) ≤a.

3) Soit x un réel strictement positif.      
      Déduire de la question  2) que:                                                    
      Intégrale de 0 à x de ((e^-2t)/ (1+e^-2t)) dt ≤ F ( x ) ≤ intégrale de 0 à x de (e^-2t) dt
Puis: (1/2) ln2 - (1/2)ln(1+e^-2x) ≤ F ( x ) ≤ (1/2) - (1/2) e^-2x.

4) On admet que la limite de F ( x ), lorsque x tend vers +∞ existe et est un nombre réel noté I.
Etablir que (1/2) ln2 ≤ I ≤ (1/2).

5) Pour tout n appartenant N, on pose Un=intégrale de n à n+1 de ln (1+e^(-2t))dt                    
           a. Montrer que, pour tout entier naturel n , on a:                    
                0 ≤ Un ≤ ln (1+e^(-2n))    (On pourra utiliser le sens de variation de la fonction h définie sur [0; +∞ [ par   h ( t )=ln(1+e^(-2t)) .        
            b. déterminer la limite de la suite (Un).

6) Pour n appartenant à N, on pose S= U0+U1+U2+...+Un.  
a. Exprimer Sn à l'aide de F et de n.                                  
            b. La suite (Sn) est elle convergente? Dans l'affirmative, donner sa limite.

Merci

Posté par sophienn (invité)re : ln (1+x) : un autre encadrement (calcul intégrale) 28-12-04 à 15:54

aidez moi s'il vous plait. Merci

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : ln (1+x) : un autre encadrement (calcul intégrale) 28-12-04 à 18:03

Je n'ai pas tout lu et donc méfiance.

Pour le 5.

5)
f(t) = 1+e^(-2t) pour t >= 0
f '(t) = -e^(-2t)
f '(t) < 0 -> f(t) est décroissante.

Comme la fonction logarithme est croissante, on a donc: ln(f(t)) est décroissante.
h(t) est donc décroissante sur R+
lim(n->oo) h(t) = ln(1) = 0
-> h(t) > 0 sur R+
-----
Donc h(n) > h(n+1)
 \int_n^{n+1} h(n+1) dt < \int_n^{n+1}\ h(t) dt < \int_n^{n+1} h(n) dt
 h(n+1).[t]_n^{n+1} < \int_n^{n+1}\ h(t) dt <  h(n).[t]_n^{n+1}
 h(n+1).(n+1-n) < \int_n^{n+1}\ h(t) dt <  h(n).(n+1-n)
 h(n+1)< \int_n^{n+1}\ h(t) dt <  h(n)
 h(n+1)< \int_n^{n+1}\ h(t) dt <  h(n)
et comme  h(t) > 0 sur R+; on a h(n+1) > 0
->
 0< \int_n^{n+1}\ h(t) dt <  h(n)

 0< U(n) <  h(n)
 0< U(n) <  ln(1+e^{-2n})
---
 0< lim_{n\to \infty}\ U(n) < lim_{n\to \infty}\ [ln(1+e^{-2n})]
 0< lim_{n\to \infty}\ U(n) < ln(1)
 0< lim_{n\to \infty}\ U(n) < 0
et donc: lim_{n\to \infty}\ U(n) = 0

La suite Un converge vers 0.
-----
Sauf distraction.  



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