PCSI
2
Intégration Fiche 18
Majoration d’intégrales
Exercice 1 Soient (a, b)∈R
2
avec a < b, que dire d’une fonction continue telle que
b
a
f= (b−a) sup
[a,b]
|f|.
Exercice 2 Soient (a, b)∈R
2
avec a < b et fune fonction continue sur [a, b]telle que
b
a
|f|=
b
a
f. Montrer que f
garde un signe constant.
Exercice 3 Soit f: [0,1] −→ Rcontinue d’intégrale nulle sur [0,1]. On pose m= inf
[0,1]
fet M= sup
[0,1]
f(justifier l’existence
de met M). Que dire de la fonction g= (M−f) (f−m)? En déduire l’inégalité
1
0
f
2
≤ −mM, puis que fs’annule au
moins une fois.
Exercice 4 Soient a < b deux réels, f: [a, b]−→ R(ou C) et g: [a, b]−→ Rde classe C
1
sur [a, b]. On suppose que
∀x∈[a, b],|f
′
(x)| ≤ g
′
(x).
1. Que vaut
b
a
f
′
(t)dt ? En déduire que |f(b)−f(a)| ≤ g(b)−g(a).
2. Quel résultat retrouve-t-on si fest à valeurs réelles et si g
′
=Cest constante ?
Exercice 5 Soit f: [0,1] −→ [0,1] continue, non identiquement nulle et telle que
1
0
f=
1
0
f
2
. Montrer que ∀x∈[0,1],
f(x) = 1.
Exercice 6 Soit fcontinue sur [a, b]avec a < b telle que
b
a
f= 0. Montrer que fs’annule au moins une fois sur [a, b]:
1. En raisonnant par l’absurde.à l’aide du TVI.
2. En utilisant le théorème de Rolle appliqué à une autre fonction que f!
Application : En déduire que si fest continue vérifie
1
0
f=1
2,alors fadmet un point fixe (i.e ∃a∈[0,1] tel que
f(a) = a).
Exercice 7 Montrer que lim
n→+∞
1
0
t
n
arctan t
√1 + t
2
dt = 0.
Exercice 8 On considère la suite u= (u
n
)
n∈N
définie par ∀n∈N,u
n
=1
π
n
1
0
(arcsin x)
n
dx, déterminer la limite de u.
Exercice 9 On définit pour n≥1,u
n
=
π
0
sin x
n+xdx. Donner la limite, puis un équivalent de u
n
.
Exercice 10 On considère la suite u= (u
n
)
n∈N
définie par ∀n∈N,u
n
=
1
0
x
n
e
−x
dx, déterminer la limite de u.
Exercice 11 On considère la suite u= (u
n
)
n∈N
définie par ∀n∈N,u
n
=
n
0
x
n
e
−nx
dx, déterminer la limite de u.
Exercice 12 Soient uet vles suites définies par ∀n∈N,v
n
=n
1
0
x
n−1
1 + x
n
dx et u
n
=n
1
0
x
n
1 + x
n
dx. Déterminer la limite
de v
n
,. En étudiant |v
n
−u
n
|déduire celle de u
n
.
Exercice 13 Etudier la convergence de la suite (I
n
)
n∈N
définie par I
n
=
1
0
x
n
1 + x
2
dx puis donner un équivalent simple de
J
n
=
1
0
x
n
ln 1 + x
2
dx.
—1/5—
L F, L