Suite d'intégrales $I_n=\int_0^1 \frac{x^n}{\sqrt{1+x^2}}\,dx$

Difficile
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Énoncé

On considère la suite définie par :

  1. Calculer , puis et en déduire .
  2. Montrer que la suite est convergente.
  3. Montrer que , puis en déduire .
  4. Montrer que pour tout , , et en déduire .

Indices

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1 Indice 1
Pour $I_1$, reconnaissez que $\dfrac{x}{\sqrt{1+x^2}}$ est la dérivée de $\sqrt{1+x^2}$. Pour $I_1+I_3$, factorisez $x+x^3 = x(1+x^2)$.
2 Indice 2
Pour la monotonie, comparez $x^{n+1}$ et $x^n$ sur $[0,1]$. Pour l'encadrement, encadrez $\sqrt{1+x^2}$ entre $1$ et $\sqrt{2}$ puis intégrez.
3 Indice 3
Pour la relation de récurrence, faites une intégration par parties avec $u=x^{n-1}$ et $v'=\dfrac{x}{\sqrt{1+x^2}}$, puis réécrivez $x^{n-2}\sqrt{1+x^2}$ en fonction de $I_{n-2}$ et $I_n$.

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Prof Hicham peut t'expliquer pas à pas, en s'adaptant à ton niveau.

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La méthode — par où commencer

Pour , reconnaissez que est la dérivée de . Pour , factorisez .

Pour la monotonie, comparez et sur . Pour l'encadrement, encadrez entre et puis intégrez.

La rédaction complète, étape par étape, se trouve juste en dessous.

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