Intégration sur un intervalle quelconque

Exo 17

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.

Cet exercice propose le calcul de l'intégrale de Fresnel : étudiée dans l'exercice .

La semi-convergence de cette intégrale a donc déjà été démontrée.

Soit la fonction définie par : .

Question

Montrer que la fonction est de classe sur .

Indice

Utilisez les théorèmes du cours avec une domination locale.

Solution

La fonction définie par : est continue sur .

Et : .

Donc : qui est intégrable sur .

Donc la fonction est définie et continue sur .

La fonction admet une dérivée partielle continue : .

Et : .

Donc pour tout : qui est intégrable sur .

Conclusion : La fonction est de classe sur .

Question

Calculer sa dérivée, et en déduire que est de classe sur .

Solution

.

On pose : . Donc : .

On reconnaît l'intégrale de Gauss. Donc : .

La fonction est continue sur et : .

Conclusion : La fonction est de classe sur et .

Question

En déduire que : .

Indice

Intégrez l'expression précédente, puis utilisez un changement de variable.

Solution

On intègre : .

Donc : .

Donc : .

Donc : .

On pose : . Donc : .

Donc : .

Donc : .

Conclusion : L'intégrale est convergente et .

Question

En déduire le calcul de l'intégrale de Fresnel : .

Indice

Décomposez en éléments simples la fraction .

Solution

.

Or : .

Donc : .

Donc : .

Donc : .

Donc : .

Conclusion : L'intégrale de Fresnel est égale à .

Remarque

La même démonstration prouve que l'intégrale de Fresnel : est aussi égale à .

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