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Programme de mathématiques MP, MPI

b) Intégrabilité sur un intervalle de la forme $[a,+\infty[$

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82 exercices
Texte officiel du programme
ContenusCapacités et commentaires
Une fonction $f$ est dite intégrable sur $[a,+\infty[$ si elle est continue par morceaux sur $[a,+\infty[$ et si $\displaystyle\int_a^{+\infty}\lvert f\rvert$ converge.
On utilise indifféremment les expressions « $f$ est intégrable sur $[a,+\infty[$ » et « l’intégrale $\displaystyle\int_a^{+\infty}f$ converge absolument ».
Pour $f$ de signe constant, $\displaystyle\int_a^{+\infty}f$ converge si et seulement si $f$ est intégrable sur $[a,+\infty[$.
Un calcul montrant que $\displaystyle\int_I\lvert f\rvert<+\infty$ vaut preuve d’intégrabilité.
Si $f$ est intégrable sur $[a,+\infty[$, alors $\displaystyle\int_a^{+\infty}f$ converge.
Fonction intégrable en $+\infty$. L’étude des intégrales semi-convergentes n’est pas un objectif du programme.
Théorème de comparaison : pour $f$ et $g$ deux fonctions continues par morceaux sur $[a,+\infty[$, à valeurs dans $\mathbb{K}$ :
– si $f(x)\underset{x\to+\infty}{=}O\big(g(x)\big)$, alors l’intégrabilité de $g$ sur $[a,+\infty[$ implique celle de $f$ ;
– si $f(x)\underset{x\to+\infty}{\sim}g(x)$, alors l’intégrabilité de $g$ sur $[a,+\infty[$ équivaut à celle de $f$.
Le résultat s’applique en particulier si $f(x)\underset{x\to+\infty}{=}o(g(x))$.
L1 Analyse Calcul d'intégrales solution

Changement de variable, intégration par parties et intégrale impropre

On rappelle que \(\sin^3 t = \sin t\,(1 - \cos^2 t)\).

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 1282

Étude de : \[f:{\Rr}\rightarrow {\Rr}\] ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 1284

Soit \(f\) une application continue de \({\Rr}^{+}\) dans ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 1286

Donner un exemple d’une fonction continue positive telle que : \[\int_{0}^{\infty }f(u)du\] existe mais telle qu’ ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 1287

Soit \(f\) une fonction positive décroissante de \({\Rr}^{+}\) dans ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 1288

Soit \(f\) une application continue par morceaux de \({\Rr}^{+}\) dans ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 1289

Soit \(f\) une application continue de \({\Rr}^{+}\) dans ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 1290

Étudier la nature de \[\int_{0}^{\infty }\frac{\sin t}{t^{\alpha }}dt\] selon ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 1292

Soit \(f:[1,\infty [\rightarrow {\Rr}^{+}\) continue telle que ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 1295

Montrer que si \(f:{\Rr}^{+}\rightarrow {\Rr}\) est uniformément continue, alors ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 1298

Convergence et calcul de : ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 1300

Soit \(f:{\Rr}^{+}\rightarrow {\Rr}\) continue, tendant vers \(\ell\) en ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 1302

Soit \(f\in C({\Rr},{\Rr})\) telle que \(\int_{-\infty }^{\infty }f\) existe, mon ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales solution

exo7 2084

Les fonctions suivantes sont-elles intégrables au sens de Riemann?

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 2331

Sans les calculer, dire si les intégrales suivantes sont convergentes ou divergentes : ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 2337

Soit \(\varphi\) la fonction définie sur \(\left[0,1\right[\) par ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 2338

Dire si les intégrales suivantes sont convergentes (en discutant éventuellement suivant la valeur des paramètres) : ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 2339

Montrer la convergence des intégrales suivantes puis les calculer : ...

L2 Analyse Equation différentielle solution

exo7 4063

Soit \(E=\mathcal{C}(\R^+,\R)\), \(b\in \R\) et ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales solution

exo7 4239

Calculer pour tout \(n \in \N^*\) : ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 4268

\(\int_{-\infty}^{+\infty} \frac{ d t}{e^t+t^2e^{-t}}\) (cv)

...

L1 Analyse Calcul d'intégrales solution

exo7 4278

Soit \(\alpha \in\, ]0,\pi[\) et ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 4282

Soit \(f:\R \to \R\) continue, périodique de période \(T > 0\). On note ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 4283

Soit \(f\) une application continue de \([1,+\infty[\) dans ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales solution

exo7 4285

Calculer \(\int_{t=1}^{+\infty} \frac{t-[t]}{t^2} \,d t\) en fonction de la constante d’Euler.

L1 Analyse Calcul d'intégrales solution

exo7 4286

Soit \(\gamma\) la constante d’Euler. Montrer que …

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 4287

Soit \(f : {[a,b[} \to {\R^+}\) continue croissante. On pose ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales solution

exo7 4290

Soit \(f : {\R^+} \to \R\). On pose, sous réserve de convergence, ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 4291

Soit \(f : {[0,+\infty[} \to {\R^+}\) continue telle que ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 4292

Soit \(f : {\R^+} \to {\R^+}\) une fonction de classe \(\mathcal{C}^1\) vérifiant ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales solution

exo7 4293

Soit \(f : {[1,+\infty[} \to {\R^+}\) une fonction décroissante telle que ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 4294

Soit \(f : {[0,+\infty[} \to \R^+\) une fonction continue telle que ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales solution

exo7 4295

Soit \(f : {]0,{+\infty}[} \to \R\) une fonction continue telle que ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales solution

exo7 4296

Soit \(f : {\R^+} \to {\R^+}\) continue ayant une limite finie en \(+\infty\). Mo ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales solution

exo7 4297

Soit \(f:\R \to \R\) continue par morceaux telle que ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales solution

exo7 4298

Soit \(f : {[0,+\infty[} \to \R\) continue telle que ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 4299

Soit \(f : {[0,+\infty[} \to {\R}\) uniformément continue telle que ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales solution

exo7 4301

On pose \(f(x) = \int_{t=x}^{+\infty} \frac{e^{-t}}t \,d t\).

L1 Analyse Calcul d'intégrales solution

exo7 4304

Nature et calcul de \(\int_{x=0}^{+\infty} \exp\Bigl(-\bigl(x-\frac 1x\bigr)^2\Bigr)\,d x\) ?

L1 Analyse Calcul d'intégrales solution

exo7 4305

Existence de \(\int_{x=0}^{+\infty} \sin(x^4+x^2+x)\,d x\).

L1 Analyse Calcul d'intégrales

exo7 4309

Soit \(f : {\R^+} \to {\R^+}\) de classe \(\mathcal{C}^1\), intégrable.

L1 Analyse Calcul d'intégrales solution

exo7 4310

Établir la convergence et calculer la valeur de ...

L1 Analyse Calcul d'intégrales solution

exo7 4311

Soit \(f\) de classe \(\mathcal{C}^2\) sur ...

L2 Analyse Intégration solution

exo7 4318

Prouver l’existence pour \(x > 0\) de ...

L2 Analyse Intégration solution

exo7 4338

Soient \(f,g\in\mathcal{C}([0,+\infty[,\R)\). On pose ...

L2 Analyse Intégration

exo7 4341

Soit \(I(\alpha) = \int_{x=0}^{+\infty} \frac{x^{\alpha-1}}{1+x}\,d x\). Montrer que ...

L2 Analyse Intégration solution

exo7 4344

On considère les fonctions définies par : \(f(x) = \left({ \int_{t=0}^x e^{-t^2}\,d t}\right)^2\) et ...

L2 Analyse Intégration

exo7 4347

On pose, pour \(x\) réel, ...

L2 Analyse Intégration solution

exo7 4353

Soit \(I(\alpha) = \int_{x=0}^{+\infty} \frac{\sin\alpha x}{e^x-1}\,d x\).

L2 Analyse Intégration solution

exo7 4358

Soit \(f : {[0,+\infty[} \to \R\) continue telle que ...