Majoration d'une intégrale

zorg
Modifié (5 Apr) dans Analyse
Soit $g \in \mathscr{C}^3([0,2],\mathbf{R})$ telle que $g(0)=g(1)=g(2)=0$.
1) Montrer que $\forall x \in [0,2]$, $\exists c \in [0,2]$, $g(x) = \frac{1}{6}x(x-1)(x-2)g^{(3)}(c)$.
2) Montrer que $\int_0^2 |g(x)| \,\mathrm{d}x \le \frac{1}{12}\|g^{(3)}\|_{\infty}$
3) Montrer que $\left|\int_0^2 g(x) \,\mathrm{d}x \right| \le \frac{1}{24} \left[\sup \left(g^{(3)}\right) - \inf \left(g^{(3)}\right) \right]$
1) ok. On utilise Rolle
2) Conséquence du 1)
3) Je ne vois pas. Auriez-vous une indication ?
Merci.

Réponses

  • JLapin
    Modifié (4 Apr)
    C'est une histoire de contrôle de l'erreur commise par utilisation de la méthode du point médian.
    Tu peux adapter à ta situation la démo de wikipedia, voire essayer de la retrouver par toi-même en regardant juste le début ou l'idée générale.
    https://fr.wikipedia.org/wiki/Méthode_du_point_médian
  • Bonjour
    C'est quoi ce truc $\|g^{(3)}(c)\|_{\infty}$
    Lorsque notre cher Nico, le professeur, intervient dans une question d'analyse, c'est une véritable joie pour les lecteurs..


  • JLapin
    Modifié (4 Apr)
    Une erreur de frappe : il s'agit de la norme infinie de $g^{(3)}$.
  • Exact. J'ai corrigé la faute de frappe.
  • Le 3) est aussi une conséquence du 1) en faisant cette fois-ci des encadrements et en coupant l'intégrale en deux au point 1.
  • Ben314159
    Modifié (5 Apr)
    Salut,
    On peut aussi utiliser l'inégalité du 2) avec la fonction $h:x\mapsto g(x)-\lambda x(x\!-\!1)(x\!-\!2)$ qui vérifie elle aussi les hypothèses (et un $\lambda$ bien choisi) : 
    $\displaystyle\bigg|\int_0^2\!\!g(t)\,dt\bigg|=\bigg|\int_0^2\!\!h(t)\,dt\bigg|\leqslant\int_0^2\!\!|h(t)|\,dt\leqslant\frac{1}{12}\|h^{(3)}\|_\infty=\cdots$
  • OK merci pour toutes vos idées.
  • gebrane
    Modifié (6 Apr)
    Zorg, peux-tu nous rédiger l'une des 3 méthodes ou au mieux les 3.
    Lorsque notre cher Nico, le professeur, intervient dans une question d'analyse, c'est une véritable joie pour les lecteurs..


  • zorg
    Modifié (6 Apr)
    Je n'en ai rédigé qu'une seule en fait. Celle de @bisam.
    On note $p(x) = \frac{1}{6}x(x-1)(x-2)$.
    Par la relation de Chasles et la première question, on a
    \[\int_0^2 g(x)\,\mathrm{d}x = \int_0^1 g(x)\,\mathrm{d}x + \int_1^2 g(x)\,\mathrm{d}x = \underbrace{\int_0^1 p(x)g^{(3)}(c_x)\,\mathrm{d}x}_{:=I_1} + \underbrace{\int_1^2 p(x)g^{(3)}(c_x)\,\mathrm{d}x}_{:=I_2}\]
    Posons $s := \sup\left(g^{(3)}\right)$ et $i:=\inf\left(g^{(3)}\right)$. Pour tout $x \in [0,2]$, on a l'encadrement $i \le g(c_x) \le s$. 
    Sur l'intervalle $[0,1]$, $p(x) \ge 0$ de sorte que $ip(x) \le p(x)g(c_x) \le sp(x)$ puis par croissance de l'intégrale :
    \[i \int_0^1p(x)\,\mathrm{d}x \le I_1 \le s \int_0^1p(x)\,\mathrm{d}x \Rightarrow \frac{1}{24}i \le I_1 \le \frac{1}{24}s\]
    Sur l'intervalle $[1,2]$, $p(x) \le 0$ de sorte que $sp(x) \le p(x)g(c_x) \le ip(x)$ puis par croissance de l'intégrale :
    \[s \int_1^2p(x)\,\mathrm{d}x \le I_2 \le s \int_1^2p(x)\,\mathrm{d}x \Rightarrow -\frac{1}{24}s \le I_2 \le -\frac{1}{24}i\]
    On en déduit par somme que
    \[-\frac{1}{24}(s-i) \le \int_0^2 g(x)\,\mathrm{d}x \le \frac{1}{24}(s-i)\]
    On a donc montré que
    \[\left|\int_0^2 g(x)\,\mathrm{d}x\right| \le \frac{1}{24}(s-i)\]
    PS: on peut montrer que la fonction $x \mapsto g^{(3)}(c_x)$ est continue de sorte que les intégrales $I_1$ et $I_2$ sont bien définies.



  • Il y a des coquilles mais c'est bon
    Pour la méthode de Ben, tu peux choisir la constante comme ici
    Pour la méthode de Jlapin
    Lorsque notre cher Nico, le professeur, intervient dans une question d'analyse, c'est une véritable joie pour les lecteurs..


  • Où sont les coquilles ? Merci.
  • regarde ton I_1 et I_2, ne vois-tu rien de louche ?
    Lorsque notre cher Nico, le professeur, intervient dans une question d'analyse, c'est une véritable joie pour les lecteurs..


  • Ah oui en effet. Je corrige.
  • Dom
    Dom
    Modifié (6 Apr)
    Je colle ici un papier de Daniel Perrin. 
    Comme d’habitude : pédagogie, clarté, etc. 
    C’est dans le sujet il me semble. 

    « https://www.imo.universite-paris-saclay.fr/~daniel.perrin/CAPES/analyse/intégrales-équa-diff/calcul-approche-d'integrale.pdf »

    désolé, je ne sais plus pourquoi certains copier-coller fonctionnent et pas d’autres. 
    Ce lien ne fonctionne pas. 
    J’ai saisi dans Google « daniel perrin approximation integrale » et c’était mon second lien. 
  • Bonjour @Dom J'ai téléchargé ton document, mais comment l'utiliser d'après l'indication de Jlapin. Je ne le vois pas  :mrgreen:
    Lorsque notre cher Nico, le professeur, intervient dans une question d'analyse, c'est une véritable joie pour les lecteurs..


  • zorg
    Modifié (7 Apr)
    D'autant que pour la méthode du point médian, l'erreur est majorée par $\|g^{(2)}\|_{\infty}$ alors que notre majorant est en rapport avec $\|g^{(3)}\|_{\infty}$.
  • Bonjour @JLapin
    Peux-tu détailler ta preuve ou quelqu'un qui l'a comprise ?
    Lorsque notre cher Nico, le professeur, intervient dans une question d'analyse, c'est une véritable joie pour les lecteurs..


  • Non, mon idée ne fonctionne pas : ce que demande de montrer l'énoncé est un peu plus fort que l'approximation classique du point médian.
  • Merci
    Lorsque notre cher Nico, le professeur, intervient dans une question d'analyse, c'est une véritable joie pour les lecteurs..


Connectez-vous ou Inscrivez-vous pour répondre.