c)
Utiliser le résultat de la question 2.b
pour en déduire un équivalent de la
suite (In)n∈N.
Ex. 25 —
Pour
n∈N
, on note
In=
Z1
0
xne−xdx.
1. a)
Montrer que
∀n∈N,0¶In¶1
n+1
.
b)
En déduire que la suite
(In)
converge et
donner sa limite.
2.
À l’aide d’une intégration par parties, établir
que ∀n∈N,In=1
(n+1)e+In+1
n+1.
3. a)
En déduire que
∀n∈N,0¶In−
1
(n+1)e¶1
(n+1)(n+2).
b)
Trouver un équivalent simple de
In
quand ntend vers +∞.
Ex. 26 — Soit nun entier naturel non nul.
1. Montrer que l’on a, pour tout x∈[0 ; 1]
1
1+x=1−x+x2−... + (−x)n+(−x)n+1
1+x
1
1+x2=1−x2+x4−... + (−x2)n+(−x2)n+1
1+x2
2.
En intégrant ces égalités sur l’intervalle
[0 ; 1], trouver la limite des suites
sn=1−1
2+... +(−1)n
n+1
et tn=1−1
3+... +(−1)n
2n+1.
Ex. 27 —
On considère la suite d’intégrales
Jn=
Z1
0
e−nx
ex+1dxoù nest un entier positif.
1. Calculer I=Z1
0
ex
ex+1dx.
Exprimer
J0
en fonction de
I
et en déduire
la valeur de J0.
2. Montrer que, pour n¾1,0¶Jn¶1
n.
En déduire la limite de la suite (Jn)n∈N.
3.
Montrer que la suite
(Jn)n∈N
est décrois-
sante.
En déduire sans calcul supplémentaire que
1
2(Jn+Jn+1)¶Jn¶1
2(Jn−1+Jn).
4.
Calculer la valeur de
Jn+Jn−1
en fonction
de n.
5. En déduire la limite de la suite (nJn)n∈N.
Pour finir...
Ex. 28 — Soit aet bdeux réels avec a¶b.
1.
Soit
f
et
g
deux fonctions continues sur
[a;b], avec fde signe constant.
a) Démontrer que
hinf
x∈Ig(x)iZb
a
f¶Zb
a
f×g¶sup
x∈Ig(x)Zb
a
f
b) Démontrer qu’il existe y∈[a;b]tq
Zb
a
f(x)g(x)dx=g(y)Zb
a
f(x)dx
2.
Soit
f
une fonction de classe
C1
dont la dé-
rivée soit de signe constant sur
[a;b]
, et
g
une fonction continue sur
[a;b]
. Démon-
trer qu’il existe y∈[a;b]tel que
Zb
a
f g =f(a)Zy
a
g+f(a)Zb
y
g
Indication :Poser
G(x) = Rx
ag(t)dt
, faire une inté-
gration par parties et utiliser la question précédente.
Ex. 29 —
Soit
J
la fonction définie sur
R
par l’ex-
pression
J(x) = 1
πZπ
0
cos(xsinθ)dθ
En procédant à un changement de variable, mon-
trer que
J
est deux fois dérivable. Déterminer une
équation diérentielle dont Jest solution.
Ex. 30 —
Soit
F
la fonction définie par
F(x) =
R2x
xt2sin tdt.
1.
Donner l’ensemble de définition de
F
et mon-
trer que
F
est de classe
C∞
sur cet ensemble.
2. Montrer que Fest une fonction paire.
3. Calculer, pour tout xde R,F(x).
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