Intégration sur un intervalle quelconque

Exo 14

Commencez par chercher à résoudre l'exercice par vous-même.

Si vous manquez d'idée pour débuter, consultez l'indice fourni et recommencez à chercher.

Une solution détaillée vous est ensuite proposée.

Question

Montrer que l'intégrale est convergente.

Indice

Déterminez un équivalent en et en de la fonction à intégrer.

Solution

Soit la fonction définie par : .

Elle est dérivable sur et .

Donc est croissante sur et décroissante sur .

De plus : et . Donc : .

Soit la fonction définie par : .

Elle est donc continue et positive sur .

Au voisinage de : et donc : , donc : .

Et : , donc : .

En : et : . Donc : .

Conclusion : L'intégrale est convergente.

Question

Déterminer un équivalent en de .

Indice

Calculez en fonction de .

Solution

La fonction : est continue sur .

En : , donc : .

Donc est prolongeable par continuité en en posant .

Donc la fonction est définie, continue et dérivable sur .

. On pose : , donc : et : .

.

Donc : . Or : .

Conclusion : .

Question

En déduire le calcul de l'intégrale .

Indice

Utilisez l'équivalent précédent pour trouver la limite de en .

Solution

L'intégrale est définie car : .

Or : et : .

Donc : , donc : .

Donc : .

Or : avec .

Donc : car .

Donc : et .

Conclusion : .

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