Fonction et intégral


  • M

    Bonsoir aidez moi svp
    Soit la fonction f définie sur R par f(x)=ex−e−xex+e−xf(x)=\dfrac{e^x-e^{-x}}{e^x+e^-x}f(x)=ex+e−xex−e−x​
    1.Étudier f et tracer sa couve C dans un RON (O;I;j)
    (Aidez moi avec la dérivée) j’ai trouver 4(ex+e−x)2\dfrac{4}{(e^x+e^-x)^2}(ex+e−x)24​
    2. Calculer l'aire A du domaine plan délimité par (C), (0; i) et les droites d'équations x = 0, x = In3.
    J’ai trouvé 0 ce qui me semble tout a fait incorrect.
    Je suis partie avec la primitive de la fonction ln|u(x)|
    3.. Soit la suite (นา) definie par : U_0= In 3 et ¥ n = supérieur ou égal à 1 , Un=∫0ln3(f(t)dt)nU_{n}=\displaystyle\int_{0}^{ln3}(f(t)dt)^nUn​=∫0ln3​(f(t)dt)n
    a) calculé U1U_{1}U1​
    U1U_{1}U1​=


  • mtschoon

    @MMounah , bonsoir

    Vu l'heure tardive, je regarde rapidement,

    1 ) La dérivée que tu donnes est exacte.

    Pour tout x réel, f′(x)>0f'(x) \gt 0f′(x)>0, fff strictement croissante.
    En −∞-\infty−∞, la limite de fff est −1-1−1
    En +∞+\infty+∞, la limite de fff est 111

    Tu peux faire le tableau de variation et la courbe.

    Pour la 2)

    Une primitive de fff est bien FFF définie par :
    F(x)=ln(∣ex+e−x∣)=ln(ex+e−x)F(x)=ln(|e^x+e^{-x}|)=ln(e^x+e^{-x})F(x)=ln(∣ex+e−x∣)=ln(ex+e−x), vu que ex+e−x>0e^x+e^{-x}\gt 0ex+e−x>0

    Vérifie tes calculs pour l'aire AAA

    A=[ln(ex+e−x)]0ln3=ln53\displaystyle A=\biggr[ln(e^x+e^{-x})\biggr]_0^{ln3}=ln\dfrac{5}{3}A=[ln(ex+e−x)]0ln3​=ln35​

    Vérifie ton calcul pour AAA.
    (Donne ton calcul pour vérification si tu n'arrives pas à trouver ton erreur)


  • M

    @mtschoon bonsoir madame j’ai bien fait le tableau de variation pour l’aire
    J’ai trouver ln(3−3)−ln(1−1)ln(3-3)-ln(1-1)ln(3−3)−ln(1−1)
    e−ln(3)=−3e^{-ln(3)}=-3e−ln(3)=−3 non ?


  • M

    @mtschoon
    a) calculé U1U_{1}U1​
    U1U_{1}U1​=[ln(et+e−t)]0ln3[ln(e^t+e^{-t})]_{0}^{ln3}[ln(et+e−t)]0ln3​= 0 comme l’aire que trouver ?
    Voici la suite
    b) Montrer que ¥ n € N 0≤Un≤(45)nln30≤ U_n≤(\dfrac{4}{5})^nln30≤Un​≤(54​)nln3 , en déduire la limite de (Un)


  • mtschoon

    @MMounah ,

    @MMounah a dit dans Fonction et intégral :

    @mtschoon bonsoir madame j’ai bien fait le tableau de variation pour l’aire
    J’ai trouver ln(3−3)−ln(1−1)ln(3-3)-ln(1-1)ln(3−3)−ln(1−1)
    e−ln(3)=−3e^{-ln(3)}=-3e−ln(3)=−3 non ?

    C'est NON...
    Je t'indique ton erreur .

    e−ln3=1eln3=13e^{-ln3}=\dfrac{1}{e^{ln3}}=\dfrac{1}{3}e−ln3=eln31​=31​

    Cette erreur étant rectifiée, tu dois pouvoir calculer correctement AAA (et tu trouveras ln53ln\dfrac{5}{3}ln35​)


  • B

    Bonjour,

    A=∫0ln(3)ex−e−xex+e−x dxA = \int_0^{ln(3)} \frac{e^x-e^{-x}}{e^x+e^{-x}}\ dxA=∫0ln(3)​ex+e−xex−e−x​ dx
    A=[ln∣ex+e−x∣]0ln3A = [ln|e^x + e^{-x}|]_0^{ln{3}}A=[ln∣ex+e−x∣]0ln3​
    A=ln(3+13)−ln(2)A = ln(3 + \frac{1}{3})-ln(2)A=ln(3+31​)−ln(2)
    A=ln(106)=ln(53)A = ln(\frac{10}{6}) = ln(\frac{5}{3})A=ln(610​)=ln(35​)


  • mtschoon

    @Black-Jack , bonjour,

    C'est bien d'avoir re-écrit le calcul de AAA car j'avais fait 'gicler" le ln.


  • M

    @Black-Jack bonsoir
    merci la suite svp


  • mtschoon

    @MMounah , je regarde un peu la suite.

    Je pense que tu as voulu écrire dans l'énoncé
    Un=∫0ln3(f(t))ndt\boxed{\displaystyle U_n=\int_0^{ln3}(f(t))^n dt}Un​=∫0ln3​(f(t))ndt​

    Pour n=0n=0n=0, U0=ln3U_0=ln3U0​=ln3

    Pour n=1n=1n=1, U1=∫0ln3f(t)dt\displaystyle U_1=\int_0^{ln3}f(t) dtU1​=∫0ln3​f(t)dt

    Donc U1=A=ln53U_1=A=ln\dfrac{5}{3}U1​=A=ln35​

    Tu sais , d'après l'étude des variations de fff, que pour ttt compris entre 000 et ln3,f(t)≥0, f(t)\ge 0,f(t)≥0 donc (f(t))n≥0(f(t))^n \ge 0(f(t))n≥0 donc Un≥0U_n\ge 0Un​≥0

    Au final, pour tout nnn de NNN, Un≥0\boxed{U_n\ge 0}Un​≥0​

    Reste à trouver que pour tout nnn de NNN
    Un≤(45)nln3\boxed{U_n\le \biggr(\dfrac{4} {5}\biggr)^nln3}Un​≤(54​)nln3​

    Une récurrence est possible

    Pistes à expliciter,

    Initialisation facile

    Pour l'hérédité,
    Tu supposes pour un naturel nnn, Un≤(45)nln3U_n\le\biggr (\dfrac{4} {5}\biggr)^nln3Un​≤(54​)nln3
    Tu dois démontrer que Un+1≤(45)n+1ln3U_{n+1}\le \biggr(\dfrac{4} {5}\biggr)^{n+1}ln3Un+1​≤(54​)n+1ln3

    Tu peux essayer une IPP
    Un+1=∫0ln3(f(t))n+1dt=∫0ln31×(f(t))n+1dt\displaystyle U_{n+1}=\int_0^{ln3}(f(t))^{n+1} dt=\int_0^{ln3}1\times (f(t))^{n+1} dtUn+1​=∫0ln3​(f(t))n+1dt=∫0ln3​1×(f(t))n+1dt
    Tu poses u(t)=(f(t))n+1u(t)=(f(t))^{n+1}u(t)=(f(t))n+1 d'où u′(t)u'(t)u′(t) (à calculer)
    Tu poses v′(t)=1v'(t)=1v′(t)=1 et v(t)=tv(t)=tv(t)=t

    Un+1=∫0ln3(u(t)(v′(t)dt=[u(t)v(t)]0ln3−∫0ln3v(t)u′(t)dt\displaystyle U_{n+1}=\int_0^{ln3}(u(t)(v'(t)dt=\biggr[u(t)v(t)\biggr]_0^{ln3}-\int_0^{ln3}v(t)u'(t)dtUn+1​=∫0ln3​(u(t)(v′(t)dt=[u(t)v(t)]0ln3​−∫0ln3​v(t)u′(t)dt

    Tu justifies que ∫0ln3v(t)u′(t)dt\displaystyle \int_0^{ln3}v(t)u'(t)dt∫0ln3​v(t)u′(t)dt est positif
    Donc :
    Un+1≤[u(t)v(t)]0ln3\displaystyle U_{n+1}\le\biggr[u(t)v(t)\biggr]_0^{ln3}Un+1​≤[u(t)v(t)]0ln3​

    Tu calcules
    [u(t)v(t)]0ln3=[t(et−e−tet+e−t)]0ln3=...=ln3(45)n+1\biggr[u(t)v(t)\biggr]_0^{ln3}=\biggr[t\biggr(\dfrac{e^t-e^{-t}}{e^t+e^{-t}}\biggr)\biggr]_0^{ln3}=...=ln3\biggr(\dfrac{4}{5}\biggr)^{n+1}[u(t)v(t)]0ln3​=[t(et+e−tet−e−t​)]0ln3​=...=ln3(54​)n+1

    D'où la réponse.

    Bons calculs.


  • M

    @mtschoon merci beaucoup madame


  • mtschoon

    De rien @MMounah .
    Nous avons fait au mieux, et j'espère que tu as trouvé la conclusion : la limite de (Un)(U_n)(Un​) est 000.


  • M

    @mtschoon bonjour
    Oui lim (Un)=0 d’après le théorème des gendarmes


  • M

    @MMounah bonjour
    Voici la suite
    C) Montrons que ¥ x ≥0 ,1−f’(x)=(f(x))21-f’(x)=(f(x))^21−f’(x)=(f(x))2 et montrer que ¥ n€ N Un+2−Un=−1n+1(45)n+1U_{n+2}-U_{n}=-\dfrac{1}{n+1}(\frac{4}{5})^{n+1}Un+2​−Un​=−n+11​(54​)n+1
    Je comptais calculer Un+2−UnU_{n+2}-U_{n}Un+2​−Un​ ca me paraît un peu long
    Sinon j’ai trouver la première démonstration
    D) déduire que ¥ n ≥1,
    U2n=ln3−∑p=1p=n12p−1(45)2P−1U_{2n}=ln3-\displaystyle\sum_{p=1}^{p=n}\dfrac{1}{2p-1}(\dfrac{4}{5})^{2P-1}U2n​=ln3−p=1∑p=n​2p−11​(54​)2P−1 et
    U2n+1=ln(53)−∑p=1p=n12p(45)2PU_{2n+1}=ln(\dfrac{5}{3})-\displaystyle\sum_{p=1}^{p=n}\dfrac{1}{2p}(\dfrac{4}{5})^{2P}U2n+1​=ln(35​)−p=1∑p=n​2p1​(54​)2P


  • mtschoon

    @MMounah , bonjour,

    La question C) se fait sans difficulté particulière en utilisant la propriété (f(x))2−1=−f′(x)(f(x))^2-1=-f'(x)(f(x))2−1=−f′(x)
    Je te mets quelques éléments
    Un+2−Un=∫0ln3[(f(t))n+2−(f(t))n]dt\displaystyle U_{n+2}-U_n=\int_0^{ln3 }[(f(t))^{n+2}-(f(t))^n ]dtUn+2​−Un​=∫0ln3​[(f(t))n+2−(f(t))n]dt

    Tu factorises
    Un+2−Un=∫0ln3f(t))n[f(t))2−1]dt\displaystyle U_{n+2}-U_n=\int_0^{ln3 }f(t))^{n}[f(t))^2-1]dtUn+2​−Un​=∫0ln3​f(t))n[f(t))2−1]dt

    Un+2−Un=−∫0ln3f(t))n[f′(t)]dt\displaystyle U_{n+2}-U_n=-\int_0^{ln3 }f(t))^{n}[f'(t)]dtUn+2​−Un​=−∫0ln3​f(t))n[f′(t)]dt

    Un+2−Un=−[(f(t))n+1n+1]0ln3\displaystyle U_{n+2}-U_n=-\biggr[\dfrac{(f(t))^{n+1}}{n+1}\biggr]_0^{ln3}Un+2​−Un​=−[n+1(f(t))n+1​]0ln3​

    Tu termines le calcul.


  • M

    @mtschoon j’ai pas compris Les deux dernières lignes d’où sort le moins ?


  • mtschoon

    @MMounah

    le "-" sort de la formule relative aux dérivées que tu as démontré précedemment ::

    (f(t))2−1=−f′(t)(f(t))^2-1=-f'(t)(f(t))2−1=−f′(t)


  • M

    @mtschoon bonsoir
    Merci j’ai compris


  • M

    @MMounah bonsoir
    Ça reste la question D )
    Et
    On pose Sn=45+12(45)2+13(45)3+….+12n(45)2nS_{n}=\dfrac{4}{5}+\frac{1}{2}(\dfrac{4}{5})^2+\frac{1}{3}(\dfrac{4}{5})^3+….+\frac{1}{2n}(\dfrac{4}{5})^{2n}Sn​=54​+21​(54​)2+31​(54​)3+….+2n1​(54​)2n
    Calculer la limite de la suite Sn

    • ~~

  • mtschoon

    @MMounah , bonsoir,

    Pour la question D, l'énoncé t'indique "en déduire"

    Tu réfléchis donc à utiliser la réponse de la C) qui est :
    Pou tout nnn de NNN :
    Un+2−Un=−1n+1(45)n+1U_{n+2}-U_n=-\dfrac{1}{n+1}(\dfrac{4}{5})^{n+1}Un+2​−Un​=−n+11​(54​)n+1

    Tu peux donc appliquer cette formule pour n=0,1,2,3,...n=0,1,2,3,...n=0,1,2,3,...
    Il faut bien sûr distinguer les indices pairs et les indices impairs.

    Je te mets sur la voie pour les indices pairs (avec une disposition commode, dite par télescopage)

    U0=ln3U_0=ln3U0​=ln3
    U2−U0=−(45)1U_2-U_0=-(\dfrac{4}{5})^1U2​−U0​=−(54​)1
    U4−U2=−13(45)3U_4-U_2=-\dfrac{1}{3}(\dfrac{4}{5})^3U4​−U2​=−31​(54​)3
    U6−U4=....U_6-U_4=....U6​−U4​=....
    ...
    ...
    U2n−U2n−2=−12n−1(45)2n−1U_{2n}-U_{2n-2}=-\dfrac{1}{2n-1}(\dfrac{4}{5})^{2n-1}U2n​−U2n−2​=−2n−11​(54​)2n−1

    Tu ajoutes membre à membre ces égalités.
    A gauche, presque tout se simplifie (en diagonale)
    Regarde ce qu'il reste seulement.
    A droite, aucune simplification et observe la somme obtenue.
    Si tu comprends, tu obtiendras la premiere formule demandée.

    Ensuite, tu pratiques de la même façon avec les indices impairs.


  • M

    @mtschoon bonsoir madame, j’ai pu finir cet exercice et je l’ai bien compris merci beaucoup


  • mtschoon

    @MMounah , c'est très bien et j'espère que tu as trouvé la limite de la suite SnS_nSn​


  • M

    @mtschoon oui oui je l’ai trouvée
    La limite de Sn c’est Ln(5)


  • mtschoon

    @MMounah

    C'est parfait !


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