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Résumé de la discussion (messages les plus récents en premier)

DavidBe
14-05-2020 13:36:38

Je comprends tout à fait et je vous remercie encore pour votre aide.
Je vais essayer ce que vous dites.

J'ai ouvert une nouvelle discussion pour ce sujet

Zebulor
14-05-2020 13:24:19

Tu peux aussi déjà comparer ce qu'on a fait avec des séries de référence de type [tex]\sum_{k=1}^{\infty}\frac{1}{k^\alpha} [/tex]..

DavidBe a écrit :

Ce que je fais souvent pour discuter de la convergence d'une série, je commence par me demander si elle est absolument convergente et si elle est c'est gagné !

En fonction de mon emploi du temps mais je ne promets rien. II peut être judicieux d'ouvrir une autre discussion, quitte à faire des copier coller..

DavidBe
14-05-2020 13:22:05

Après je fais une équivalence en l'infini de [tex]\frac{1}{k^\alpha + 2k^\beta}[/tex]

Zebulor
14-05-2020 11:49:00

Bon ap alors !

DavidBe
14-05-2020 11:47:35

Re,

Zebulor a écrit :

Un équivalent en un point $a$ (ou en $+\infty$, $-\infty$ ) d'une fonction $f$ est une fonction $g$ telle que $ \lim_{x \to a} \frac{f(x)}{g(x)} = 1$.

Oui c'est exactement ce que je me suis dit dans ma tête !

D'accord j'ai beaucoup mieux compris comment on traitait la convergence des intégrales même si encore je n'arrive pas à prendre en compte tout et tout voir mais avec encore plus d'exercices j'espère y arriver. Ces intégrales n'étaient pas faciles pas rapport à d'autres que j'avais faites. C'est vrai que l'analyse faut penser à tout et c'est vrai qu'il faut aussi que je me pose les bonnes questions déjà savoir si je cherche le problème en 0 , +infini etc et après faire des équivalences en tenant compte de cela etc, utiliser les bonnes intégrales de références de Riemann...

Mais je voulais vous remercier pour votre implication, vos conseils, votre patience (beaucoup) et votre bienveillance. Et je sais pertinemment que j'ai progressé et que j'ai des bases plus fortes, merci !

Je voulais, juste si vous avez le temps et encore la patience finir par une convergence de série pour que je me rende compte de la différence entre étudier la convergence d'une intégrales et celle d'une série.
Si vous en avez envie je la pose : [tex]\sum_{k=1}^{\infty}\frac{(-1)^k}{k^\alpha + 2k^\beta}
[/tex]

J'ai essayé dans dans mon livre d'en prendre une qui me semble pas très facile pour justement faire une "correspondance" avec les intégrales que nous avons traité.

Je commence:

Alors déjà contrairement aux intégrales, ici je cherche en l'infini.
Ce que je fais souvent pour discuter de la convergence d'une série, je commence par me demander si elle est absolument convergente et si elle est c'est gagné ! Ici je me doute aussi que la convergence et la convergence absolue va dépendre de [tex]\alpha[/tex] et [tex]\beta[/tex]

Convergence absolue:

[tex]|\frac{(-1)^k}{k^\alpha + 2k^\beta}| = \frac{|-1)^k|}{|k^\alpha + 2k^\beta|} = \frac{1}{|k^\alpha + 2k^\beta|}= \frac{1}{k^\alpha + 2k^\beta}[/tex]

Zebulor
14-05-2020 11:33:53

Tu y es..

Parfait  !

DavidBe a écrit :

Cela voudrait dire que le dénominateur équivaut à 1 et le numérateur à [tex]t^\alpha[/tex].

Oui

Au sujet de l'équivalent de $t^3$ en 0, tu fais une bonne remarque parce qu'intuitivement on est en effet d'écrire $0$. Mais il faut en revenir ni plus ni moins à sa définition :
Un équivalent en un point $a$ (ou en $+\infty$, $-\infty$ ) d'une fonction $f$ est une fonction $g$ telle que $ \lim_{x \to a} \frac{f(x)}{g(x)} = 1$. Par conséquent tu peux voir que $0$ n'est pas un équivalent de $t^3$ en $0$.
Tu peux voir par contre en 0 : $t^3+1 \sim 1$ parce que là tu as bien : $ \lim_{t \to 0} \frac{t^3}{t^3+1} = 1$.
d'où en $0$ : $f(t) \sim t^{\alpha}$.
Et on peut vérifier  : comme $ \lim_{t \to 0} \frac{f(t)}{t^{\alpha}} = 1$,    $t^{\alpha}$ est bien un équivalent de $f$ en $0$.

DavidBe
14-05-2020 11:00:34

En fait oui dans ma tête je me suis pas dit que je faisais en 0..
D'accord si je réponds à vos questions pour trouver la minoration (la bonne) de[tex] \alpha[/tex] en 0 .
Le terme qui domine au dénominateur est [tex]t^3[/tex]. Alors je pense que je dois tromper en disant cela mais ici je cherche en 0 donc un équivalent de [tex]t^3[/tex] serait peut être 0...
Cela voudrait dire que le dénominateur équivaut à 1 et le numérateur à [tex]t^\alpha[/tex].
Donc un équivalent en 0 de [tex]\frac{t^\alpha}{t^3+1}[/tex] est [tex]{t^\alpha}=\frac{1}{t^{-\alpha}}[/tex]
Or d'après les intégrales de références de Riemann, [tex]\int_{0}^{1}\frac{1}{t^{-\alpha}}dt[/tex] converge ssi [tex]-\alpha<1[/tex] donc ssi [tex] \alpha>-1[/tex]

Donc [tex]\int_{0}^{\infty}\frac{t^\alpha}{t^3 +1}dt[/tex] converge en 0 ssi [tex]\alpha>-1[/tex]

On peut conclure par conséquent que [tex]\int_{0}^{\infty}\frac{t^\alpha}{t^3 +1}dt[/tex] converge ssi [tex]-1<\alpha<2[/tex]

Zebulor
14-05-2020 09:43:14

rebonjour !

DavidBe a écrit :

[tex]\int_{1}^{\infty}\frac{1}{t^{3-\alpha}}[/tex] donc cela converge en l'infini ssi [tex]3-\alpha>1[/tex] donc [tex]\alpha<2[/tex]
Donc [tex]\int_{0}^{\infty}\frac{t^\alpha}{t^3 +1}[/tex] converge en l'infini ssi [tex]\alpha <2[/tex]

Exact !

Ensuite ... à supposer que ta minoration de $\alpha$ soit bon, ta conclusion est bonne. De là tu peux embrayer sur la conclusion de la convergence de l'intégrale du 4) en 0.
Mais... tu te dis peut être que tu t'es trompé quelque part..
Pour rechercher ton équivalent en 0, tu peux examiner le dénominateur et te poser la question : y a t il un terme qui domine au dénominateur ? est ce que je peux en déduire un équivalent ?Quant au numérateur il équivaut à.. lui même ..
Sachant que l'équivalent de $f$ est le quotient des équivalents ...
Bref il faut se mettre dans la peau d'un chirurgien muni de son masque FFP2.

DavidBe
14-05-2020 09:24:45

Bonjour !

Oui exacte en fait je me suis trompée dans l'intégrale.
[tex]\int_{1}^{\infty}\frac{1}{t^{3-\alpha}}[/tex] donc cela converge en l'infini ssi [tex]3-\alpha>1[/tex] donc [tex]\alpha<2[/tex]
Donc [tex]\int_{0}^{\infty}\frac{t^\alpha}{t^3 +1}[/tex] converge en l'infini ssi [tex]\alpha <2[/tex]

En 0 :

[tex]\frac{t^\alpha}{t^3 +1} \sim \frac{1}{t^{3-\alpha}}[/tex]
Or d'après les intégrales de références de Riemann, [tex]\int_{0}^{1}\frac{1}{t^{3-\alpha}}[/tex] converge ssi [tex]3-\alpha<1[/tex] donc ssi [tex]\alpha > 2[/tex]
Donc [tex]\int_{0}^{\infty}\frac{t^\alpha}{t^3 +1}[/tex] converge en 0 ssi [tex]\alpha >2[/tex]

Zebulor
14-05-2020 08:38:38

Bonjour,
T''excuser ? faut pas. Des erreurs d'étourderies ? j'en fais aussi alors faut pas en faire un plat..
L'intégrale du 4) converge en effet lorsque $\alpha$ est compris entre deux valeurs, mais ce ne sont pas les bonnes ! En te lisant je vois que tu te prends les pieds dans le tapis en voulant trop bien faire ...

Je pose $f(t)=\frac {t^{\alpha}}{t^3+1}$ sans revenir sur l'étude de sa continuité. Tu ne vois pas bien une chose qui te fait faire une cascade d'erreurs : l'équivalent de $f$ en l'infini ne dépend pas du signe de $\alpha$. Pour t'en convaincre tu peux tester des valeurs simples  $\alpha=+2,+1,-1,-2..$

$\bullet$ converge de l'intégrale du 4) en l'infini :

DavidBe a écrit :

Or d'après les intégrales références de Riemann : [tex]\int_{1}^{\infty }\frac{1}{t^{3+\alpha}}[/tex] converge ssi [tex]3+\alpha>1[/tex]
Donc [tex]\int_{1}^{\infty }\frac{1}{t^{3+\alpha}}dt[/tex] converge ssi [tex]\alpha ...[/tex]

Sur le principe c'est çà. Tu t'es juste trompé sur $\alpha$ à cause d'une faute de signe. Le "ssi" ça veut dire 2 choses  :
Si [tex]\int_{1}^{\infty }\frac{1}{t^{3+\alpha}}dt[/tex] converge alors [tex]\alpha ....[/tex] .
Et si [tex]\alpha ...[/tex] alors [tex]\int_{1}^{\infty }\frac{1}{t^{3+\alpha}}dt[/tex].

Et la tu peux conclure directement sur la convergence en l'infini seulement de l'intégrale du 4) !!
Conclusion : [tex]\int_{0}^{\infty }\ f(t) dt[/tex] converge en l'infini équivaut à [tex]\alpha...[/tex].. la borne inférieure est bien $0$ cette fois ci.

L'étude de la convergence en l'infini est terminée !
$\bullet$ converge de l'intégrale du 4) en en $0$ : Même schéma de démonstration..

DavidBe
13-05-2020 22:43:41

Oui  excusez moi pour cette erreur d'étourderie.

Finalement là je n'ai traité que deux possibilités de [tex]\alpha[/tex]

Maintenant si [tex]\alpha != 1[/tex] et -1 :

Si je commence à m'occuper de l'infini :
[tex]\int_{1}^{\infty }\frac{t^\alpha}{t^3 +1}dt[/tex]

On peut dire déjà que [tex]\frac{t^\alpha}{t^3 +1} < \frac{t^\alpha}{t^3}[/tex]

Si [tex] \alpha <0[/tex] alors  [tex]\frac{t^\alpha}{t^3} = \frac{1}{t^{3+\alpha}}[/tex]
Or d'après les intégrales références de Riemann : [tex]\int_{1}^{\infty }\frac{1}{t^{3+\alpha}}[/tex] converge ssi [tex]3+\alpha>1[/tex]
Donc [tex]\int_{1}^{\infty }\frac{1}{t^{3+\alpha}}dt[/tex] converge ssi [tex]\alpha >-2[/tex]
Or on a dit [tex]\alpha<0[/tex] donc si [tex]\alpha[/tex] appartient [tex]]-2,0[[/tex] alors [tex]\int_{1}^{\infty }\frac{t^\alpha}{t^3}dt[/tex] converge

Si [tex]\alpha >3[/tex] (l'idée que la puissance du numérateur domine sur celle du dénominateur)
alors [tex]\frac{t^\alpha}{t^3} \sim t^\alpha = \frac{1}{t^{-\alpha}}[/tex]
Or d'après les intégrales références de Riemann : [tex]\int_{1}^{\infty }\frac{1}{t^{-\alpha}}dt[/tex] diverge
Donc si [tex]\alpha >3[/tex] alors [tex]\int_{1}^{\infty }\frac{t^\alpha}{t^3}dt[/tex] diverge

Si [tex]0<=\alpha<=3[/tex] alors
[tex]\frac{t^\alpha}{t^3} \sim \frac{1}{t^3}[/tex]
Or d'après les intégrales références de Riemann :[tex]\int_{1}^{\infty }\frac{1}{t^3}dt[/tex] converge
Donc [tex]\int_{1}^{\infty }\frac{t^\alpha}{t^3}dt[/tex] converge

Pour résumé en +infini:
si [tex]-2<\alpha<=3[/tex] alors [tex]\int_{1}^{\infty }\frac{t^\alpha}{t^3 +1}dt[/tex] converge

Zebulor
13-05-2020 13:10:21

re,
moi même je m'y perds..j'aurais du écrire :
Pour certaines valeurs de $\alpha$, la fonction à intégrer n'est continue que sur $]0;+\infty[$ (ouvert en 0) ou sur toute partie de cet ouvert...
Sinon c'est bon tu avances..
juste une erreur de frappe à la fin : par comparaison avec une intégrale de Riemann [tex]\int_{0}^{1}\frac{1}{t(t^3 +1)}dt[/tex] diverge, si bien que pour cette valeur de $\alpha$ l'intégrale du 4 diverge.

Je te laisse continuer pour le cas plus général $\alpha$ quelconque..

DavidBe
13-05-2020 11:46:12

Re,

Oui oui excusez-moi j'ai mal rédigé, c'est encore un exercice très dur pour moi de penser à tous et rien oublier en étant le plus juste mais je vous remercie de me faire progresser vers cette voie.

D'accord donc je vais préciser et montrer que ma fonction est bien positive.

Oui ! Je me rends compte maintenant de la subtilité ! Il faut se dire que $\alpha$ peut prendre n'importe quelle valeur réelle.

Pour [tex]\alpha =1[/tex] en l'infinie on a vu que l'équivalent de [tex]\frac{t}{t^3 +1}[/tex] est [tex]\frac{1}{t^2}[/tex]
Or d'après les intégrales références de Riemaan [tex]\int_{1}^{\infty }\frac{1}{t^2}dt[/tex] converge ssi [tex]\alpha>1[/tex]
Donc d'après le théorème d'équivalence [tex]\int_{1}^{\infty }\frac{t}{t^3 +1}dt[/tex] converge ssi [tex]\alpha>1[/tex]

Pour [tex]\alpha =-1[/tex] en 0 on a vu que l'équivalent de [tex]\frac{t}{t^3 +1}[/tex] est [tex]\frac{1}{t}[/tex]
Or d'après les intégrales références de Riemaan [tex]\int_{0}^{1}\frac{1}{t}dt[/tex] diverge ([tex]\frac{1}{t}[/tex] est un cas limite)
Donc d'après le théorème d'équivalence [tex]\int_{0}^{1}\frac{t}{t^3 +1}[/tex] diverge.

Zebulor
13-05-2020 10:30:32

je précise encore ce que tu me dis avoir du mal à voir :
Pour certaines valeurs de $\alpha$, la fonction à intégrer n'est continue que sur $]0;+\infty[$ ..

Zebulor
13-05-2020 10:08:02

re,
Beaucoup de choses.. je suis tatillon...
j'avais bien compris qu'implicitement tu pensais $t$ positif. Bien rédiger est un exercice difficile pour moi aussi parfois...
Idéalement çà donnerait : [tex]\forall t \gt 0, 0 \lt \frac{t^\alpha}{t^3 +1} < \frac{t^\alpha}{t^3} = \frac{1}{t^{3-\alpha}}[/tex] (la fonction est positive).
Il faut bien préciser la positivité... parce que si tu prends $g(t)=-t^2$ ça ne marche plus.
Sur le fond tu n'as pas besoin de passer par ces inégalités car ce qui compte c 'est l'équivalent en l'infini avec le critère de Riemann. Elles sont une condition suffisante de convergence mais pas nécessaire...
Car tu peux tomber sur une fonction $h$ telle que : $h(t) \gt \frac{1}{t^3}$ pour certaines valeurs de $t$ positives, mais pour laquelle $\int_1^{+\infty}\,h(t),dt$ converge néanmoins.

Pour certaines valeurs de $\alpha$, la fonction à intégrer est continue sur $[0;+\infty[$. Mais quel soit $\alpha$, elle est continue sur $]0;+\infty[$ .. tu vois la subtilité ? l'analyse c est sans pitié..

Pour $\alpha=1$, oui .. et l'équivalent en l infinie est  $\frac{1}{t^2}$
Pour $\alpha=-1$, ton équivalent en 0 est donc $\frac{1}{t}$..
A toi de voir quelles sont les intégrales de référence et de conclure sur la nature de l'intégrale du 4 ans ces deux cas
je te renvoie à ceci : http://www.bibmath.net/formulaire/index … timpropres
au paragraphe intégrales de référence

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