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Niveau Licence Maths 1e ann
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Problème : intégrale convergente avec variable x

Posté par
Leonegres
04-12-10 à 17:51

Bonjour,


J'ai un exercice pour lequel j'aurais besoin d'être guidé.
Le voici :

Pour tout réel x tel que \int_0^{+\infty}{\frac{1-\cos (t)}{t^2} e^{-xt}}dt converge, on note :

\Phi(x)=\int_0^{+\infty}{\frac{1-\cos (t)}{t^2} e^{-xt}}dt la valeur de cette intégrale.


1)- Montrer que \Phi(x) existe pour tout x [0,+[

2)- Préciser le signe de \Phi(x)-\Phi(y) pour 0x<y

En déduire que \Phi : [0,+[ admet une limite finie en +.

3)- Montrer qu'il existe M > 0 tel que t > 0,

\frac{1-\cos (t)}{t^2} M

En déduire la valeur de

4)- Montrer que \Phi est continue.

Vous remerciant.

Léo

Posté par
apaugam
re : Problème : intégrale convergente avec variable x 04-12-10 à 18:01

il faut regarder le comportement de la fonction en 0 car a priori on divise par t donc ce n'est pas définie en 0

puis à l'infini il suffit de majorer tres grossièrement en valeur absolue ce qui n'est "pas tres grand" puis s'interesser de plus pres à e^{-xt}/t^2

Posté par
Leonegres
re : Problème : intégrale convergente avec variable x 04-12-10 à 18:06

Merci beaucoup.

En fait, si je ne m'abuse, t2 deveint une constante non ?

Pour la 1ere je pensais divider en 2 intervalles effectivement, puis majorer par une fonction positive.

Normalement ça marche.

Posté par
apaugam
re : Problème : intégrale convergente avec variable x 04-12-10 à 18:11

non 1/t^2 tend vers 0 et suffisamment vite pour faire converger l'intégrale

donc tu  peux majorer l'exponentielle grossièrement et garder juste ce qui permet de montrer la convergence à l'infini

Posté par
Leonegres
re : Problème : intégrale convergente avec variable x 04-12-10 à 18:20

Il y a quelque chose que je ne saisi pas.

On parle de \Phi(x), et non pas de \Phi(t)

Posté par
kybjm
re : Problème : intégrale convergente avec variable x 04-12-10 à 19:26

Tu poses f(t) = (1 - cos(t))/t² si t   0 et f(0) = 1/2 . f est continue 0 et f(t) 0 quand |t| + . f est donc bornée . Tu poses M = Sup(f)
Si x < 0 , f(t)e-xt M.e-xt donc 0+  f(t)e-xt|dt M/x < +.
Si x = 0 , 0+  f(t)e-xtdt = 01 f + 1+ f 01 f +  1+1/t²dt < + .
  

Posté par
apaugam
re : Problème : intégrale convergente avec variable x 05-12-10 à 09:08

Citation :
Si x < 0
n'est pas  à considérer dans le texte
d'ailleurs si x<0 dans la fonction à intégrer e^{-tx} tend à toute vitesse vers l'infini
à première vue il y a peu de chance pour que l'intégrale converge

Citation :
On parle de \Phi(x), et non pas de \Phi(t)


c'est parce qu'une fois calculée l'intégrale par rapport à t, la lettre t disparait

exemple :

\int_1^{+\infty}\frac{1}{t^2}\; dt=[\frac{-1}{t}]_1^{+\infty}=1 ne dépend pas de t

Posté par
kybjm
re : Problème : intégrale convergente avec variable x 05-12-10 à 10:07

apaugam Evidemment c'est x > 0 que je voulais écrire au lieu de x < 0 . Meci de me faire remarquer ma faute de frappe.

Posté par
Leonegres
re : Problème : intégrale convergente avec variable x 05-12-10 à 10:44

Merci Apaugam pour t et x.

Cela veut-il dire que \Phi(x)=\int_0^{+\infty}\frac{1-\cos (x)}{x^2} e^{-x^2}\; dx  et qu'il faut que je travaille à partir de cela ?

Ou plutôt cela veut t'il dire que, comme cette intégrale "devra" exister, le résultat sera donc un réel, lequel sera fonction de x (je ne sais pas si je suis très clair ...).

Pour Kybjm,

Je penses que tu  poses f(0)=1/2 par prolongement par continuité. Te serait-il possible de détailler un peu le caclul stp ?


Désolé de ces questions peut-être béotiennes, mais j'ai besoin de comprendre stape by stape.

Merci à tous.

Léo

Posté par
kybjm
re : Problème : intégrale convergente avec variable x 05-12-10 à 10:56

Te serait-il possible de détailler un peu le caclul stp ?
Oui, mais tu peux le faire toi-même . As-tu entendu parler des " équivalents " ou des " développements limités " ?

L'équivalent français de stape by stape ne nécessite qu'une lettre de plus !

Posté par
Leonegres
re : Problème : intégrale convergente avec variable x 05-12-10 à 11:12

Je m'explique :

Stape by stape : Il s'agit d'une expression très utilisée dans le cadre de mon travail, je ne savais pas que cela pouvait porter à polémique sur ce forum, mais là n'est pas la question.

J'ai besoin d'aide parce que je rencontre des difficultés.
Tout le travail que je fais par moi-même (au niveau des mathématiques je parle), je ne le mets pas présentement sur le forum.

Donc si je pose une question, c'est parce que j'ai besoin d'un éclairage, pas qu'on fasse à ma place.

Ensuite, les réponses apportées et au regard desquelles je remercie très sincèrement ceux qui prennent de leur temps pour les porter à ma connaissance, suscitent parfois (et même souvent) de nouvelles questions. Les notions intégrées par certains et comme paraissant évidentes ne le sont pas forcément pour d'autres, on n'a pas tous les mêmes facultés, ni les mêmes parcours ... ni les mêmes métiers.
Et on n'a pas tous eu la chance de faire les mêmes écoles non plus.

Oui j'ai abordé les développements limités.
Equivalents je ne vois pas, ou du moins pas précisément.
J'ai essayé de faire de mon côté le prolongement par continuité en 0, mais je ne trouve pas 1/2, je trouve une forme indéterminée.
Ce qui donc m'a posé question.
D'où ma question.
Me dire de le refaire par moi même aura donc nécessité plus d'une lettre de plus.
Je te remercie néanmoins de "tes tentatives" pour m'aider.
Cordialement.

Léo

Posté par
kybjm
re : Problème : intégrale convergente avec variable x 05-12-10 à 11:27

Pour x   tu as : 1 - cos(x) = 2(sin(x/2))² x²/2   quand x tend vers 0 .

Posté par
Leonegres
re : Problème : intégrale convergente avec variable x 05-12-10 à 11:33

Je te remercie beaucoup.

Je vais regarder cela et posterai dans quelques temps car là je suis contraint de quitter le forum quelques heures.

Je te remercie sincèrement.

Léo



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