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une petite question

Posté par
aurelie231
08-03-08 à 18:50

Bonsoir,
pourriez vous m'aider svp ?
Comment puis je montrer la convergence sur R de cette série avec fn(x) = (arctan nx) / n² ? et le tableau de variations de la fonction S (où S est la somme de la série) ?


Voilà,
Merci d'avance
A+

Posté par
raymond Correcteur
une petite question 08-03-08 à 18:59

Bonsoir.

Tu peux écrire que Arctan(nx) est compris entre - 3$\fra{\pi}{2} et 3$\fra{\pi}{2}

Posté par
aurelie231
re : une petite question 08-03-08 à 19:28

Merci, pour le tableau de variations je n'y arrive pas...

Posté par
raymond Correcteur
une petite question 08-03-08 à 19:34

Sous réserve d'existence, dérive terme à terme.

Posté par
aurelie231
re : une petite question 08-03-08 à 20:35

B1 j'ai dérivé mais ça ne me dit rien de plus...

Posté par
aurelie231
re : une petite question 09-03-08 à 17:28

svp, pourriez vous m'aider ?
merci d'avance
A+

Posté par
Camélia Correcteur
re : une petite question 10-03-08 à 14:56

Bonjour

Chaque fonction fn est impaire et strictement croissante sur . Il me semble clair qu'il en est de même pour S.

Posté par
aurelie231
re : une petite question 10-03-08 à 17:34

Bonjour,
merci c'est ce que je pensais.

Par contre j'ai un autre doute dans le même genre...vous pouvez m'aider svp ?

On pose, pour n>=1, et x appartenant à R :
   fn(x) = ln(1+ x²/n²)

a) Etudier la convergence simple de la série de fonctions Somme des fn.
J'ai dit : ln (1+ x²/n²) équivalent en +infini à x²/n² donc convergent.
Trouver alors le domaine de convergence simple D :
Je ne sais pas trop là...

b) Variations de f sur D
??

c) Par une minoration simple, trouver lim (quand x tend vers +infini) f(x)
Avec f(x) la somme de la série.

Voilà,
merci d'avance
A+

Posté par
Tigweg Correcteur
re : une petite question 10-03-08 à 17:57

Bonjour Aurélie,

a)OK et c'est vrai pour tout choix de x réel, donc D=R
Attention aux équivalents, il faut aussi dire que tout le monde est positif!

b)Fixe n, fn est une fonction croissante sur R+ et décroissante sur R- (théorème des fonctions composées)



D'accord?

Posté par
aurelie231
re : une petite question 10-03-08 à 18:49

oui, merci je suis d'accord pour les variations...
mais pour la limite j'ai toujours rien trouvé...

Posté par
Tigweg Correcteur
re : une petite question 10-03-08 à 22:47

Alors j'ai quelque chose mais c'est assez compliqué!

Ca repose sur la comparaison série-intégrale.

Fixons x réel et m un entier non nul, et considérons la somme partielle



4$S_m(x)=\Bigsum_{n=1}^m\ell n(1+\frac{x^2}{n^2}).



Pour tout x, 4$(f_n(x)) est une suite décroissante par rapport à n d'où:


4$S_m(x)\ge \Bigint_1^{m+1}\ell n(1+\frac{x^2}{t^2})dt=\Bigint_1^{m+1}\ell n(t^2+x^2)-2\ell n(t)dt.

Après une intégration par parties et une décomposition en éléments simples, le minorant obtenu à la ligne précédente s'écrit, sauf erreur,


4$(m+1)\ell n((m+1)^2+x^2)-\ell n(1+x^2)-2m+2x(Arctan(\frac{m+1}x)-Arctan(\frac 1x))-2(m+1)\ell n(m+1)+2(m+1)+2 (OUF!)


donc par regroupement, il vient pour tout m:


4$S_m(x)\ge (m+1)\ell n(1+\frac{x^2}{(m+1)^2})+4-\ell n(1+x^2)+2x(Arctan(\frac{m+1}x)-Arctan(\frac 1x)).


Cette inégalité se préserve à la limite (sur m) ce qui donne pour tout x:



4$f(x)\ge 4-\ell n(1+x^2)+\pi x-2xArctan x\approx_{+\infty}\pi x


dont la limite en l'infini est infinie.


D'où:


4$\lim_{x\to+\infty}f(x)=+\infty


Sauf erreur bien sûr, et sous réserve d'une solution plus simple!



Tigweg

Posté par
Tigweg Correcteur
re : une petite question 10-03-08 à 22:51

Je me rends compte que j'ai implicitement supposé x positif, ce qui n'est pas gênant vu la limite qu'on cherche à étudier.
De toute façon, par parité de f il suffit de s'intéresser à ce cas-là


Tigweg



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