Devoir Maison étude et encadrement de suite.

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Aurelie
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Devoir Maison étude et encadrement de suite.

par Aurelie » 01 Avr 2018, 11:30

Bonjour tout le monde, voilà j'ai un Dm de maths à faire pour la semaine prochaine et je n'arrive pas à faire un des exercices.

J'aimerais savoir s'il serait possible que vous me donniez un petit coup de main pour que je puisse faire mon exercice.

Voilà l'énoncé de l'exercice:

Pour tout n>2 on pose :
Un = 1/n * [ ln(1/n) + ln(2/n) +... + ln((n-1)/n)]

1)Soit k un entier compris entre 1 et n-1. Montrer que
1/n * ln(k/n) < ∫ ln(t) dt de k/n à (k+1)/n < 1/n * ln( (k+1)/n)

2) Calculer ∫ ln(t) dt

3) En déduire l'encadrement :
-1 + 1/n < Un <-1 + 1/n + ln(n) /n

4) Calculer la limite de la suite (Un)

5) Montrer que Un = ln ( (sqrt(n!) ^n) / n) et en déduire que lim ( (sqrt ( n!) ^n) /n) =1/e


Je sais faire la question 2) grace à l'IPP et j'obtiens ∫ ln(t) dt = t*ln(t) - t. De même je sais faire la question 4) grâce à l'encadrement de la question  3) et l'utilisation  du théorème des gendarmes. Et je sais aussi faire la dernière question  avec la formule des sommes de Riemann.

Ce sont donc les questions 1) et 3) que je n'arrive pas à démontrer. Je ne vois pas comment démonter ces encadrements et ceci me bloque pour pouvoir résoudre correctement mon exercice et bien comprendre les calculs que je fais dans les autres questions !

J'espère que vous pourrez me permettre de voir tout ça plus clair et de pouvoir faire mon Dm !!

Je vous remercie d'avance de votre aide et de votre temps accordé !! :)



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Ben314
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Re: Devoir Maison étude et encadrement de suite.

par Ben314 » 01 Avr 2018, 12:14

Salut,
La question 1), la première fois qu'on voit un truc de ce type, ça déroute un peu, mais vu que tu va utiliser le même principe des tonnes et des tonnes de fois par la suite, il faut que ça devienne (quasi) une habitude pour encadrer une intégrale :

Le principe (on ne peut plus con), c'est que si tu as l'intégrale d'une fonction sur un intervalle , et que, pour tout x dans [a,b] on a alors .
Tu peut évidement démontrer ce résultat proprement en intégrant l'inégalité sur , mais à mon avis, c'est pas con du tout de le voir aussi au sens "purement géométrique" : l'intégrale de correspond à la "surface sous la courbe", qui, vu l'inégalité contient le rectangle de base et de hauteur et est contenu dans le rectangle de base et de hauteur (fait un dessin). Et comme la surface d'un rectangle, c'est le produit des longueur des cotés, on obtient trivialement l'inégalité .

Ensuite un cas d'utilisation archi fréquent du truc çi dessus (par exemple ici avec ), c'est le cas où est monotone sur et où et , c'est donc et (dans un certain ordre selon que est croissante ou décroissante).

Sinon, pour la 3), il te suffit d'ajouter les différentes inégalités (pour k=1 , 2 , ... , n-1) obtenues à la 1).

Et pour la 5), il y a une (grossière) erreur d'énoncé. Le fait que, pour a,b>0, ln(a)+ln(b)=ln(ab) te permet d'écrire de façon différente mais ça ne donne clairement pas le truc écrit dans l'énoncé.
Qui n'entend qu'un son n'entend qu'une sonnerie. Signé : Sonfucius

Aurelie
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Re: Devoir Maison étude et encadrement de suite.

par Aurelie » 01 Avr 2018, 13:53

Merci beaucoup pour ta réponse.

J'ai désormais compris comment démontrer l'inégalité de la question 1). J'ai reconnu le théorème de l'inégalité des moyennes de mon cours de terminale S.

Toutefois , je ne vois toujours pas comment associer cette inégalité à celle que je dois démontrer dans la question 3).

Pourrais tu donc m'orienter un peu sur la démarche à suivre stp ? Car même si tu m'as dis d'ajouter les différentes inégalités de la question 1) je ne vois pas vraiment comment il faut faire... Désolé

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Ben314
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Re: Devoir Maison étude et encadrement de suite.

par Ben314 » 01 Avr 2018, 14:37

Normalement, tu doit savoir que, si a>A et b>B alors a+b>A+B, donc que les inégalités (de même sens), ça s'ajoute.
Donc partant des inégalités avec tu peut en déduire que .
Le premier terme (de gauche), c'est exactement , celui du milieu, la relation de Chasles pour les intégrales te dit que c'est bêtement égal à et le terme de droite, en faisant un changement d'indice , c'est "presque" égal à .

P.S. J'ai l'impression qu'on trouve pas exactement ce qui est demandé au 3) comme minorant de : soit c'est une erreur dans l'énoncé, soit c'est qu'il faut sommer de k=0 à n-1 et pas de 1 à n-1 pour cette inégalité là.
De toute façon, tu t'en fout vu que dans tout les cas, le minorant obtenu permet de faire la suite de l'exo.
Qui n'entend qu'un son n'entend qu'une sonnerie. Signé : Sonfucius

Aurelie
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Re: Devoir Maison étude et encadrement de suite.

par Aurelie » 01 Avr 2018, 16:06

Ah étrange, du coup il semblerait que leur enoncé est bancal...

Je te remercie pour ton aide et vais essayer de travailler avec tout ça pour pouvoir répondre aux questions. :)

 

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