Question
Étudier la convergence de int _(1)^infty (1)/((2x+25)^4/3)dx et, si l'intégrale est convergente, donner sa valeur. a) L'intégrale est square b) Dans I'hypothèse où elle est convergente, sa valeur exacte est square Ecrire 333 si l'intégrale est divergente.
Solution
4.6
(212 Votes)
Harper
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Answer
L'intégrale donnée est une intégrale impropre de la forme
avec
. Pour étudier sa convergence, on peut utiliser le critère de comparaison avec des intégrales de Riemann.On sait que
converge si
et diverge si
.On a :
\frac{1}{(2x+25)^{4/3}} \sim \frac{1}{(2x)^{4/3}} = \frac{1}{2^{4/3}x^{4/3}} \quad \text{quand } x \to \infty
Puisque
, l'intégrale
converge. Par conséquent, par le critère de comparaison, l'intégrale
converge également.Calculons maintenant la valeur de l'intégrale :
\int_{1}^{\infty} \frac{1}{(2x+25)^{4/3}} dx = \lim_{t \to \infty} \int_{1}^{t} \frac{1}{(2x+25)^{4/3}} dx
Posons
, alors
, donc
. Quand
,
. Quand
,
.
\int_{1}^{t} \frac{1}{(2x+25)^{4/3}} dx = \frac{1}{2} \int_{27}^{2t+25} u^{-4/3} du = \frac{1}{2} \left[ \frac{u^{-1/3}}{-1/3} \right]_{27}^{2t+25} = -\frac{3}{2} \left[ \frac{1}{u^{1/3}} \right]_{27}^{2t+25}
= -\frac{3}{2} \left( \frac{1}{(2t+25)^{1/3}} - \frac{1}{27^{1/3}} \right) = -\frac{3}{2} \left( \frac{1}{(2t+25)^{1/3}} - \frac{1}{3} \right)
Donc,
\lim_{t \to \infty} \int_{1}^{t} \frac{1}{(2x+25)^{4/3}} dx = \lim_{t \to \infty} -\frac{3}{2} \left( \frac{1}{(2t+25)^{1/3}} - \frac{1}{3} \right) = -\frac{3}{2} \left( 0 - \frac{1}{3} \right) = \frac{1}{2}
a) L'intégrale est **convergente**.b) Dans l'hypothèse où elle est convergente, sa valeur exacte est **1/2**.