Exercices sur l’int´egration sur un segment - Correction 4
3. On utilise le changement de variable x= arccos(t) donc dx =−1
√1−t2dt donc dt =−√1−t2dx.
Z1
−1p1−t2dt =Zarccos(1)
arccos(−1) p1−cos(x)2.(−p1−cos(x)2)dx =−Z0
π
sin(x)2dx =Zπ
0
sin(x)2dx
On utilise ensuite la lin´earisation
Zπ
0
sin(x)2dx =Zπ
0
1−cos(2x)
2dx =x−sin(2x)
4π
0
=π
4. On utilise le changement de variable x=1
tdonc dx =−1
t2dt donc dt =−t2dx =−dx
x2.
Z+∞
1
1
t.√t2−1dt =Z0
1
1
1
xq1
x2−1
−1
x2dx =−Z0
1
1
√1−x2dx =Z1
0
1
√1−x2dx =arcsin(t)1
0=π
2
Exercice 8: Par le th´eor`eme des sommes de Riemann,
1
n
n
X
k=1 k
nα
−→
n→+∞Z1
0
tαdt =1
α+ 1
1
n.nα
n
X
k=1
kα∼
n→+∞
1
α+ 1
n
X
k=1
kα∼
n→+∞
nα+1
α+ 1
Exercice 9:
1.
Z1
0
tndt =tn+1
n+ 11
0
=1
n+ 1
donc lim
n→+∞Z1
0
tndt = 0.
2. Toute fonction continue sur un segment y est born´ee et atteint ses bornes donc
∃(m, M)∈R2tel que ∀t∈[0; 1], m ≤f(t)≤M. Soit f∈ C([0; 1],R).
m≤f(t)≤M
m.tn≤f(t).tn≤M.tn
Z1
0
m.tndt ≤Z1
0
f(t).tndt ≤Z1
0
M.tndt
m
n+ 1 ≤Z1
0
f(t).tndt ≤M
n+ 1
Par encadrement, on en d´eduit que lim
n→+∞Z1
0
tnf(t)dt = 0.
Exercice 10:
(f2−f)2=f4−2f3−f2⇒Z1
0
(f2−f)2=Z1
0
(f4−2f3−f2) = Z1
0
f4−2Z1
0
f3−Z1
0
f2= 0
La fonction (f2−f)2est continue sur [0;1],positive et a une int´egrale nulle donc (f2−f)2= 0 sur [0; 1].
∀t∈[0; 1], f(t)2=f(t)⇔f(t) = 0 ou f(t) = 1
Or, la fonction fest continue donc f= 0 sur [0; 1] ou f= 1 sur [0; 1].
Math´ematiques Lyc´ee l’Essouriau 2016-2017