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Niveau Licence Maths 1e ann
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Prouver qu'une intégrale est définie

Posté par
Laurent-damien
15-12-17 à 00:16

Bonsoir,
Je bloque sur la premiere question d'un problème depuis cet après-midi  et je ne vois pas comment m'en sortir...
Voici la question :
Prouver que l'intégrale\int_{0}^{\pi /2}(tan x)^{-1/2}.dx est bien définie.
Bien évidemment l'intervalle de définition de la fonction tangente est ]-π/2; π/2[, donc 0 est compris mais pas π/2, pour lequel tangente n'est pas définie.
J'ai bien pensé à proposer   \frac{sin x}{cos x}  , mais je me retrouve confronté au même problème avec cos (π/2) au dénominateur...

Posté par
jsvdb
re : Prouver qu'une intégrale est définie 15-12-17 à 00:24

Bonjour Laurent-damien.
Comme toujours, dans ce type de problème, il faut couper la poire en 2 intervalles : tu étudies sur [\varepsilon;\pi/4] puis sur [\pi/4;\pi/2-\varepsilon] pour 0<\varepsilon < 1/2.
Tu vas vite t'apercevoir qu'il y a un côté où tu ne vas pas avoir de soucis.
Et de l'autre, il te va falloir marcher avec un équivalent de la fonction \tan.

Posté par
luzak
re : Prouver qu'une intégrale est définie 15-12-17 à 08:25

Bonjour !
Puisque \tan x est en dénominateur, il n'y a aucun problème en \dfrac{\pi}2 : il suffit de prolonger la fonction qui sera alors continue en ce point.

La remarque de jsvdb est surtout intéressante en 0 puisque la fonction a une limite infinie.

Posté par
mousse42
re : Prouver qu'une intégrale est définie 16-12-17 à 10:28

Bonjour

Note que \tan x \ge x pour tout x\in[0,\pi/2[, en effet en posant g(x)=\tan x-x on a g(0)=0 et g'(x)\ge0

Ainsi \sqrt{\tan x}\ge \sqrt{x}\iff \dfrac{1}{\sqrt{\tan x}} \le\dfrac{1}{\sqrt{x}}

Posté par
jsvdb
re : Prouver qu'une intégrale est définie 16-12-17 à 12:54

Salut mousse42.
Ça fait plaisir de te revoir ...

Posté par
mousse42
re : Prouver qu'une intégrale est définie 16-12-17 à 13:03

Salut jsvdb comment vas-tu??

Posté par
jsvdb
re : Prouver qu'une intégrale est définie 16-12-17 à 13:08

Toujours Robinso Crusoé sur l' ...
Tu sais quand il s'agit de maths, j'ai toujours la forme.
Bien ta démo mais tu n'as pas besoin de passer par une dérivée :

sur ]0;\pi/2[, tu as  \tan x \ge x >0 donc tu as directement 0<\dfrac{1}{\sqrt{\tan x}} \le\dfrac{1}{\sqrt{x}} sur ce même intervalle.

Posté par
mousse42
re : Prouver qu'une intégrale est définie 16-12-17 à 13:22

ma demo montre que \tan x \ge x simplement.

et pour passer à l'autre inégalité, il faudrait ajouter que x\to\sqrt{x} est croissante

Posté par
jsvdb
re : Prouver qu'une intégrale est définie 16-12-17 à 13:36

si on veut, mais dans le supérieur c'est considéré comme acquis.

Posté par
Laurent-damien
re : Prouver qu'une intégrale est définie 16-12-17 à 14:17

Bonjour,
Je ne comprend pas vraiment...
tan(0)=0 et 1/√0 n'existe pas?
Et après, π/2 est une valeur interdite pour la tangente non?
Si je passe par un développement limitée pi/2?

Posté par
mousse42
re : Prouver qu'une intégrale est définie 16-12-17 à 14:40

si tu as vu les integrales Impropres, ca ne devrait pas te poser de probleme.

Sinon, tu peux encadrer ton integrale par deux autres. (desole pour les accents : clavier qwerty)

Posté par
luzak
re : Prouver qu'une intégrale est définie 16-12-17 à 14:45

A Laurent-damien :
Lis-tu les réponses qu'on te donne ?
Ta fonction se prolonge par continuité en \dfrac{\pi}2 et, pour la borne 0, on t'a donné suffisamment de pistes.
Mais je pense que tu ne sais pas ce que veut dire "intégrale impropre" et, dans ce cas, il est impossible de t'aider.

Posté par
mousse42
re : Prouver qu'une intégrale est définie 16-12-17 à 14:54

X^(-1/2) donne 2X^(1/2) comme primitive

Posté par
Laurent-damien
re : Prouver qu'une intégrale est définie 16-12-17 à 15:09

Non, intégrale impropre cela ne me dit rien du tout...
Sur le cours nous n'avons que les intégrales de Riemann et les intégrales généralisées.
Donc il vaut mieux que j'encadre alors?

Posté par
jsvdb
re : Prouver qu'une intégrale est définie 16-12-17 à 15:51

Intégrales généralisées = intégrales impropres.
Le mot « impropre »  n'est pas terrible.



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