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#1 Re : Entraide (supérieur) » Minoration de $\ln n!$ » 16-02-2024 18:59:24
Bonjour,
Idée différente :
$$\begin{array}{ccccccccc} 2\ln(n!)&=&\ln(1)&+&\ln(2)&+&\cdots&+&\ln(n)\\ &&\ln(n)&+&\ln(n-1)&+ &\cdots&+&\ln(1)\end{array}$$
Bonsoir,
Pour $1 \leqslant k \leqslant n, ~\ln\big(k(n-k+1)\big) \geqslant \ln n.$
En ajoutant les termes deux à deux verticalement, on a :
$$2\ln(n!) = \ln(1 \times n) + \ln (2 \times (n - 1)) + \cdots + \ln ((n-1) \times 2) + \ln(n \times 1) $$
La somme étant à $n$ termes : $2 \ln (n!) \geqslant n \ln(n).$
Et la minoration en découle.
Merci Michel !
#2 Re : Entraide (supérieur) » Minoration de $\ln n!$ » 16-02-2024 18:34:14
Bonsoir,
Oui en effet on aurait plutôt :
$$\ln n! = \sum_{k=2}^n \ln k \geqslant \int_{1}^{n} \ln t ~\mathrm{d}t.$$
Pour $n$ grand, on a : $n \leqslant \dfrac{n \ln n}{2}.$ (j'ai vérifié graphiquement), on peut donc écrire :
$$\ln n! \geqslant n \ln n -n+1 \geqslant n \ln n - n \geqslant n \ln n - \frac{n \ln n}{2} = \frac{n \ln n}{2}.$$
Merci Glozi !
#3 Entraide (supérieur) » Minoration de $\ln n!$ » 16-02-2024 17:49:00
- user1992
- Réponses : 6
Bonjour à tous,
Je cherche à montrer que $\ln n! \geqslant \dfrac{n \ln n}{2}.$ (pour des grandes valeurs de $n$) A l'aide d'une comparaison série-intégrale, on peut écrire :
$$\ln n! = \sum_{k=1}^n \ln k \geqslant \int_{2}^{n} \ln t ~\mathrm{d}t.$$
En calculant l'intégrale, on obtient : $\ln n! \geqslant n \ln n -n +1.$ On peut aussi écrire $n \ln n -n +1 \geqslant n \ln n -n \geqslant \frac{n}{2} \ln n -n.$ Mais je ne parviens pas à raffiner la minoration pour mettre en facteur $\frac{1}{2}.$ Auriez vous une idée ?
D'avance merci.
#4 Re : Entraide (supérieur) » Calculs algébriques et symbole $\sum$ » 05-09-2023 17:17:31
Bonjour,
Merci Glozi pour ton retour. Je vois très bien le cas $0\leq p\leq n$ et $0\leq q\leq n$ car il suffit d'ajouter les deux inégalités mais je ne vois pas les deux cas avec $p > n$ et $q > n$ puisque $p$ et $q$ sont dans $\{1, 2, \cdots, n\}.$ Il y a très certainement quelque chose qui m'échappe.
Bonne fin de journée
#5 Entraide (supérieur) » Calculs algébriques et symbole $\sum$ » 04-09-2023 17:54:26
- user1992
- Réponses : 5
Bonjour,
Je n'arrive pas à justifier l'égalité suivante :
$$\sum_{0 \leqslant p+q \leqslant 2n }a_pb_q - \sum_{0 \leqslant p, q \leqslant n }a_pb_q = \sum_{0 \leqslant p+q \leqslant 2n, ~p > n }a_pb_q + \sum_{0 \leqslant p+q \leqslant 2n, ~q > n}a_pb_q $$
Je n'ai aucune idée de comment démarrer. Auriez vous une piste ?
Merci.
Extrait de Gourdon analyse ed 3, p 217
#6 Re : Entraide (supérieur) » Equations fonctionnelles » 21-06-2023 16:19:45
En écrivant le message, il me vient une idée. Puisque $y$ est fixé, alors la fonction $g : x \mapsto y$ est constante. Ensuite on applique $f$ ce qui donne $f(g(x)) = f(y)$ où $f(y)$ est une constante donc de dérivée nulle.
Qu'en pensez vous ?
#7 Entraide (supérieur) » Equations fonctionnelles » 21-06-2023 16:14:21
- user1992
- Réponses : 5
Bonjour à tous,
Je cherche toutes les fonctions $f$ dérivables sur $]0, +\infty[$ telles que pour tout $x,y$ strictement positifs, on a $f(xy) = f(x) + f(y).$
Considérons $f$ une telle fonction, alors en remplaçant $x$ par $1$ dans la condition di-dessus, on a $f(1) = 0.$ Mais je n'arrive pas à montrer que $f^{\prime}(xy) = \dfrac{f^{\prime}(x)}{y}$ pour tout $x,y$ strictement positif.
Si on fixe $y > 0,$ alors la fonction $x \mapsto f(xy)$ peut se décomposer de la manière suivante :
$$x \mapsto xy \mapsto f(xy)$$
Puisque $f$ est dérivable, alors par le théorème de la dérivation des fonctions composées, on a : $$f^{\prime}(xy) = y f^{\prime}(xy) = f^{\prime}(x) + f^{\prime}(y) $$
Pour conclure, il faut avoir $f^{\prime}(y) = 0$ pour tout $y > 0$. Mais je suis à court d'arguments.
D'avance merci.
#8 Re : Entraide (supérieur) » Calcul d'une limite d'une fonction définie par une intégrale » 06-06-2023 16:57:40
Merci Michel !
#9 Entraide (supérieur) » Calcul d'une limite d'une fonction définie par une intégrale » 06-06-2023 16:35:50
- user1992
- Réponses : 3
Bonjour à tous,
Je bloque sur la question suivante :
Soit $f$ la fonction définie sur $[0, +\infty[$ par :
$$\forall x \in [0, +\infty[, ~f(x) = \int_{0}^{+\infty}\frac{e^{-\pi x t}}{1+t^2} \mathrm{d}t.$$
Je veux montrer que pour tout $x > 0, $ on a : $$0 \leqslant f(x) \leqslant \frac{1}{\pi x}.$$
J'ai tenté de majorer la fonction dans l'intégrale, en considérant $x_0 > 0,$ alors on peut écrire : $$\forall ~x \geqslant x_0 , ~~ \frac{e^{-\pi x t}}{1+t^2} \leqslant \frac{e^{-\pi x_0 t}}{1+t^2} \leqslant \frac{e^{-\pi x_0 t}}{t^2} $$
Ensuite, il s'agit d'intégrer l'inégalité, mais je ne vois pas comment aller plus loin. Une intégration par parties du membre de droite n'a rien donné de convaincant. Un changement de variable non plus...
D'avance merci.
#10 Re : Entraide (supérieur) » Endomorphisme défini par ses restrictions à des sous-espaces. » 31-05-2023 15:30:39
Attention, $g^{-1}(x_2)$ est plutôt un élément de $F$ à priori.
Oui car : $g^{-1} : G \to F$
D'ailleurs sommes nous certains que $f(x_1)=0\Rightarrow x_1=0$ ?
J'ai oublié de préciser que $f$ vérifie $f = f^{-1}$ (mais cette hypothèse est en faite inutile.)
Je reprends mon calcul :
$g(x_1) = 0 \implies x_1 = 0 ~~ \text{car g est bijective}$
$f(0) + g^{-1}(x_2) = 0 \implies x_2 = 0 ~~ \text{car g est bijective}$
D'après la question Q22 b) CCP filière TPC - 2023.
Merci Glozi !
#11 Re : Entraide (supérieur) » Endomorphisme défini par ses restrictions à des sous-espaces. » 31-05-2023 14:54:55
Oui,il fallait penser au fait que $0$ s'écrit de manière unique dans $E.$
On a $g^{-1}(x_2) \in G,$ $g(x_1) \in G$ et $f(x_1) \in F.$ Par unicité de la décomposition du vecteur nul dans $E$, il vient :
$f(x_1) = 0 \implies x_1 = 0$ et $g(x_1) + g^{-1}(x_2) = 0 \iff g(0) + g^{-1}(x_2) = 0 \implies x_2 = 0.$
Merci !
J'imagine que ton $g$ est bijectif sinon il y a un problème.
Oui en effet, j'ai oublié de le préciser dans l'énoncé. J'ai aussi oublié de préciser que
$f$ vérifie $f = f ^{-1}$
#12 Entraide (supérieur) » Endomorphisme défini par ses restrictions à des sous-espaces. » 31-05-2023 13:58:33
- user1992
- Réponses : 4
Bonjour,
Soit $E$ un espace vectoriel de dimension finie et $F$ et $G$ deux sous-espaces vectoriels de $E,$ supplémentaires dans $E.$
On suppose de plus que $\dim(E) = 2n$ et $\dim(F) = \dim(G)=n.$ Soit $f$ un endomorphisme de $F$ et $g$ une application linéaire de $F$ vers $G.$
On considère l'endomorphisme $\varphi$ de $E$ défini par : $$\varphi_{\vert{F}} = f + g ~~\text{et}~~ \varphi_{\vert{G}} = g^{-1}$$
Je veux montrer que $\ker \varphi = \{0\}.$
Soit $x \in E,$ il existe un unique couple $(x_1, x_2) \in F \times G$ tel que $x = x_1 + x_2,$ en appliquant $\varphi,$ il vient :
$$\varphi(x) = \varphi(x_1+x_2) = f(x_1) + g(x_1) + g^{-1}(x_2)$$
Puis on résout : $$0 = \varphi(x) = f(x_1) + g(x_1) + g^{-1}(x_2).$$
Suis-je sur la bonne voie ? Je me retrouve avec une équation à deux inconnues...
Auriez-vous une autre piste ?
Merci.
#13 Re : Entraide (supérieur) » Intégrale généralisée et calcul de limite. » 24-05-2023 13:23:15
bonjour,
J'ai oublié l'exposant $\alpha$ au dénominateur. Soit la fonction $t \mapsto \dfrac{e^{-t}}{t^{\alpha}}$ au voisinage de $0,$ on a $\dfrac{e^{-t}}{t^{\alpha}} \sim \dfrac{1}{t^{\alpha}} \geqslant 0$ avec $\alpha \in ]0,1[$ et $\int_{0}^{1} \frac{1}{t^{\alpha}}~dt$ converge. Par comparaison, on déduit que $t \mapsto \dfrac{e^{-t}}{t^{\alpha}}$ est intégrable sur $]0,1]$
#14 Entraide (supérieur) » Intégrale généralisée et calcul de limite. » 21-05-2023 20:27:22
- user1992
- Réponses : 3
Bonjour,
Soit $\alpha \in ]0,1[.$
La fonction $ t \mapsto \dfrac{e^{-t}}{t^{\alpha}}$ étant intégrable sur $]0, +\infty[,$ on souhaite calculer $\displaystyle \lim_{x \to 0} \int_{x}^{+\infty}\dfrac{e^{-t}}{t^{\alpha}} ~\mathrm{d}t$
Considèrons la fonction $x \mapsto \displaystyle \int_{x}^{+\infty}\dfrac{e^{-t}}{t^{\alpha}} ~ \mathrm{d}t $
Mon idée c'est d'expliciter la fonction, pour cela j'ai pensé à un changement de variable. Celui qui me semble le plus naturel est $u = e^{-t}$ ce qui nous donne :
$$\displaystyle \int_{0}^{e^{x}}\dfrac{1}{(- \ln u)^{\alpha}} ~ \mathrm{d}u $$
Comment aller plus loin ?
D'avance merci pour votre aide
User.
#15 Re : Entraide (supérieur) » Dérivation d'une intégrale à paramètre » 20-05-2023 21:59:59
Bonsoir Fred,
Merci pour ton retour.
Fixons $x_0> 0$ alors pour tout $x \geqslant x_0,$ on a :
$$ \left \lvert - \dfrac{t^{\alpha}}{1+t}e^{-xt} \right \rvert \leqslant \dfrac{t^{\alpha}}{1+t} e^{-x_0t}$$
Et, par croissance comparée, au voisinage de $+\infty,$ on a:
$$\dfrac{t^{\alpha+2}}{1+t} e^{-x_0t} = o(1) \implies \dfrac{t^{\alpha}}{1+t} e^{-x_0t} = o\left(\frac{1}{t^2}\right) $$
On obtient l'intégrabilité de la fonction sur $[x_0, +\infty[$ par comparaison à une intégrale de Riemann qui converge.
#16 Entraide (supérieur) » Dérivation d'une intégrale à paramètre » 20-05-2023 18:59:29
- user1992
- Réponses : 2
Bonjour
Soit $\alpha \in ]0,1[.$ On considère la fonction $\displaystyle f_{\alpha} : x \mapsto \int_{0}^{+\infty}\dfrac{t^{\alpha-1}}{1+t}e^{-xt}~\mathrm{d}t$ définie et continue sur $[0, +\infty[.$ Je souhaite montrer que cette fonction est de classe $\mathcal{C}_1$ sur $]0, +\infty[.$
Je n'arrive pas à établir l'hypothèse de domination pour $\frac{\partial f}{\partial x} :$
Pour tout $x \in [0, +\infty[,$ la fonction $t \mapsto - \dfrac{t^{\alpha}}{1+t}e^{-xt}$ est continue sur $[0, +\infty[$ et pour tout $(x,t) \in [0, +\infty[ \times [0, +\infty[,$ on a :
$$ \left \lvert - \dfrac{t^{\alpha}}{1+t}e^{-xt} \right \rvert \leqslant \dfrac{t^{\alpha}}{1+t}$$
Montrons que $t \mapsto \dfrac{t^{\alpha}}{1+t}$ est intégrable sur $[0, +\infty[$
On a $\dfrac{t^{\alpha}}{1+t} \sim t^{\alpha} $ au voisinage de $0$ et $t \mapsto t^{\alpha}$ est intégrable sur $[0,1].$ Au voisinage de $+\infty,$ on a $\dfrac{t^{\alpha}}{1+t} = o(t^{\alpha})$ mais l'intégrale de $t \mapsto t^{\alpha}$ diverge sur $[1, +\infty[. $
Auriez vous des suggestions ?
D'avance merci
User.
#17 Re : Entraide (supérieur) » Relation coefficients-racines » 15-02-2023 15:44:41
Merci à toi Glozi !
#18 Entraide (supérieur) » Relation coefficients-racines » 15-02-2023 15:03:18
- user1992
- Réponses : 3
Bonjour à tous,
Soit $\mathbb{K}$ un corps et $P$ un polynôme unitaire de degré $n$ et $\lambda_i, a_ i \in \mathbb{K} $ tels que : $$(X - \lambda_1) \times \cdots \times (X - \lambda_n) = X^n + \sum_{k=0}^{n-1} a_k \cdot X^k.$$
Je cherche à retrouver la formule coefficients-racines par le raisonnement.
On trouve facilement $a_0$ par évaluation (on fait $X=0$) et on trouve $a_0 = (-1)^n \lambda_1 \times \cdots \times \lambda_n. $ Mais je n'arrive pas à faire le raisonnement pour trouver la formule qui donne $a_k$ en fonction des $\lambda_ i.$ Si on veut par exemple identifier $a_k,$ on regarde le membre de gauche ci-dessus, puis en développant si on choisi $X$ $k$ fois, alors $\lambda_i$ apparaît $n-k$ fois ce qui donne un terme du développement : $(-1)^{n-k} \lambda_{i_1} \times \cdots \times \lambda_{i_k},$ après je ne vois pas comment faire.
D'avance merci pour vos retours,
User.
#19 Re : Entraide (supérieur) » Suite sommable. » 09-01-2023 19:43:05
Comme la suite $(T_n)$ converge alors c'est une suite de Cauchy. Soit $\varepsilon > 0, $ il existe un rang $n_0 \in \mathbf{N}$ tel que si $p,q \geqslant n_0,$ $$\lvert S_p - S_q \rvert \leqslant \sum_{k = q}^{p} \lvert u_k \rvert = T_p - T_q < \varepsilon.$$
Ce qui conclut notre affaire.
Merci !
#20 Re : Entraide (supérieur) » Suite sommable. » 09-01-2023 18:39:46
Une suite $(x_n)$ est dite de Cauchy si
$$\forall ~ \varepsilon > 0, ~\exists ~ n_0 \in \mathbf{N} , \forall ~p,q \geqslant n_0, ~\lvert x_p - x_q \rvert < \varepsilon.$$
Notons $\sum_{k = 0}^{+\infty} \lvert u_k \rvert $ la somme de la série $(T_n)$ et $(R_n)$ la suite des restes donnée pour tout $n$ par $R_n = \sum_{k = 0}^{+\infty} \lvert u_k \rvert - T_n.$
En effet, il n'y a aucune raison de penser que $\sum_{k = q}^{p} \lvert u_k \rvert$ désigne le reste de la série $(T_n)$ et qu'il tende vers 0. On peut en revanche déduire de la convergence de la série $(T_n)$ que la suite $(\lvert u_n \rvert) \to 0$ si $n \to +\infty.$
Si on choisit $p,q$ suffisamment grand tels que p = q + 1, alors on peut écrire
$$ \lvert S_p - S_q \rvert \leqslant \sum_{k = q}^{p} \lvert u_k \rvert = T_p - T_q$$
Puis par téléscopage
$$ \lvert S_p - S_q \rvert \leqslant \sum_{k = q}^{p} \lvert u_k \rvert = \lvert u_k \rvert $$
Et conclure par comparaison ?
#21 Re : Entraide (supérieur) » Suite sommable. » 09-01-2023 12:46:13
Bonjour,
La suite $(T_n)$ converge par théorème de convergence monotone : Le terme général est positif et la série est majorée par hypothèse de sommabilité.
On peut écrire : $$\lvert S_p - S_q \rvert = \left \lvert \sum_{k = q}^{p} x_k \right \rvert \leqslant \sum_{k = q}^{p} \lvert x_k \rvert ~ $$
On reconnaît dans le membre de droite le reste partiel d'ordre $q$ de la suite $(T_n),$ lequel tend vers $0$ si $p \to +\infty$ (pour $q$ fixé) puisque la suite $(T_n)$ converge. Alors pour tout $\varepsilon >0,$ il existe un rang $n_0$ tel que si $p> q \geqslant n_0,$ alors $\sum\limits_{k = q}^{p} \lvert x_k \rvert < \varepsilon. $ Ainsi la suite $(S_n)$ est de Cauchy, donc elle converge.
Qu'en pensez vous ?
User.
#22 Entraide (supérieur) » Suite sommable. » 08-01-2023 13:23:03
- user1992
- Réponses : 6
Bonjour,
Soit $(x_k)_{k\in \mathbf{Z}}$ une suite sommable de nombres complexes, on pose $$S_n = \sum_{-n \leqslant k \leqslant n} x_k$$ il s'agit de montrer que la suite $(S_n)$ des sommes partielles converge.
On rappelle qu'une suite de complexes indexée par $\mathbf{Z}$ est sommable si et seulement si il existe $M>0$ tel que pour tout entier naturel $n,$
$$\sum_{-n \leqslant k \leqslant n} \lvert x_k \rvert \leqslant M.$$
J'ai tenté de montrer que $(S_n)$ est une suite de Cauchy :
En séparant les indices positifs des négatifs, on a $$S_n = x_0 + \sum_{k = 1}^{n} x_k + x_{-k}$$
Soient $p>q $ tels que $$S_p -S_q = \sum_{k = q}^{p} x_k + x_{-k} ~(*)$$
Ensuite, je suis bloqué car je ne vois pas comment rendre $(*)$ arbitrairement petite ni comment utiliser l'hypothèse de sommabilité de la suite.
Auriez vous des suggestions ?
User.
#23 Entraide (supérieur) » Morphisme d'évaluation » 02-10-2022 10:00:49
- user1992
- Réponses : 1
Boujour,
Je souhaite montrer à l'aide de l'analyse-synthèse qu'il existe un unique morphisme de $\mathbb{K}$-algèbre de $\mathbb{K}[X]$ sur $A,$ où $A$ est une $\mathbb{K}$-algèbre unitaire qui envoie $X$ sur $a \in A.$ Le principe (de l'étape de l'analyse) consiste à supposer l'existence d'un morphisme $f$ et de montrer que $f$ doit être forcément un morphisme de $\mathbb{K}$-algèbre. Par exemple si on suppose que $f$ est un morphisme d'anneaux, fixons $\lambda \in \mathbb{K}, $ alors $f$ doit vérifier $f(\lambda \cdot X) = \lambda \cdot f(X).$ A supposer que ce raisonnement tienne la route, je ne vois pas comment aller plus loin.
Qu'en pensez vous ?
User.
#24 Re : Entraide (supérieur) » Suite récurrente et estimation asymptotique » 25-09-2022 10:07:38
Bonjour,
tu peux aussi l"écrire sous la forme $f(x)f'(x)=1$, puis multiplier par 2 membre à membre pour reconnaître la dérivée d'une fonction dans le membre de gauche
$$2f(x)f^{\prime}(x)= \left(f^{2}(x)\right)^{\prime} = 2. $$
Merci !
#25 Entraide (supérieur) » Suite récurrente et estimation asymptotique » 24-09-2022 18:55:14
- user1992
- Réponses : 2
Bonjour,
Je cherche un équivalent de la suite récurrente définie par $x_{n+1} = x_n + \dfrac{1}{x_n}$ avec $x_0 >0.$ Je me suis inspiré d'une technique qui consiste à associer à la suite $(x_n) $ la suite $(x_{n+1} - x_n),$ analogue discret pour les suites de la dérivation des fonctions.
Sur l'exemple $u_{n+1} = \sin u_n,$ cela donne $u_{n+1} - u_n = -\dfrac{u_n^3}{6},$ soit $f^{\prime} = -\dfrac{f^3}{6}$ et dont les solutions vérifient $\left( \dfrac{1}{f^{2}}\right)^\prime = \dfrac{1}{3}.$
Appliqué à la suite $(x_n)$ : $$x_{n+1} - x_n = \dfrac{1}{x_n}.$$ et qui correspond à l'équation différentielle $$f^{\prime} = \dfrac{1}{f}.(*)$$
Je cherche les solutions qui vérifient l'équation différentielle.$(*)$
On voit bien que si $f(x) = 2\sqrt{x}$ ça marche mais je peine à trouver un ensemble de solutions où $f$ n'est pas explicité.
J'ai tenté des choses mais sans succès.
Auriez vous des suggestions ?
User.







