« Intégration de Riemann/Intégrales généralisées » : différence entre les versions

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Le premier exemple de référence '''à connaître''' est :
 
{{Exemple|titre=Exemple de Riemann| contenu = Soit <math>\alpha\in \R_+^*R</math>.
{{Exemple
*L'intégrale impropre<div style="text-align: center;"><math>\int_1^{+\infty} \frac{\mathrm dt}frac1{t^{\alpha}}\,\mathrm dt</math> </div>converge si, et seulement si <math>\alpha > 1</math>.
| titre = Exemple de Riemann
*L'intégrale (impropre en <math>0</math> si <math>\alpha>0</math>)<div style="text-align: center;"><math>\int_0^1\frac1{s^\alpha}\,\mathrm ds</math></div>converge si et seulement si <math>\alpha<1</math>.
| contenu = Soit <math>\alpha\in \R_+^*</math>.
}}
* <math>\int_1^{+\infty} \frac{\mathrm dt}{t^{\alpha}}</math> converge si, et seulement si <math>\alpha > 1</math>.
{{Démonstration déroulante|contenu=Il suffit d'étudier la première intégrale, car la seconde s'en déduit par le changement de variable <math>t=\frac1s</math> et le remplacement de <math>\alpha</math> par <math>2-\alpha</math>.
* <math>\int_0^1 \frac{\mathrm dt}{t^{\alpha}}</math> converge si, et seulement si <math>\alpha < 1</math>.}}
 
Si <math>\alpha\ne1</math>, une primitive de <math>t^{-\alpha}</math> est <math>\frac{t^{1-\alpha}}{1-\alpha}</math>, qui a une limite finie en <math>+\infty</math> si et seulement si <math>1-\alpha<0</math>.
{{Démonstration déroulante
| contenu = On démontre seulement le résultat en <math>+\infty</math>.
 
Quant à la primitive <math>\ln t</math> de <math>t^{-1}</math>, sa limite en <math>+\infty</math> est infinie.
Il suffit de revenir à la définition d'intégrale généralisée comme limite :
 
* '''Cas où <math>\alpha \ne 1</math> ''' :
<math>I_{\alpha} = \int_1^{+\infty} \frac{\mathrm{d}t}{t^{\alpha}} =
\left[\frac{t^{1-\alpha}}{1-\alpha}\right]_1^{+\infty} = \lim_{x\to +\infty}\frac1{1-\alpha}(x^{1-\alpha} - 1)</math>.
 
Donc :
 
- si <math>\alpha > 1</math> , alors <math>1-\alpha < 0 \Rightarrow \lim_{x\to +\infty} x^{1-\alpha} = 0</math> donc <math>I_{\alpha}</math> converge ;
 
- si <math>\alpha < 1</math> , alors <math>1-\alpha > 0 \Rightarrow \lim_{x\to +\infty} x^{1-\alpha} = +\infty</math> donc <math>I_{\alpha}</math> diverge.
 
* '''Cas où <math>\alpha = 1</math>''' :
On a alors <math>I_1= \int_1^{+\infty} \frac{\mathrm dt}t=
\left[\ln t\right]_1^{+\infty} = \lim_{x\to +\infty}\ln x </math>.
 
Il est clair que <math>I_1</math> diverge.
}}