mathématiques approfondies (ECG 1re année) · Chapitre 8 · Exercice
Une substitution fournie
Analyse asymptotique et séries · Intégrales sur un intervalle quelconque · niveau 2
Énoncé
Montrer que converge, puis la calculer à l'aide du changement de variable .
Corrigé
L'intégrande est continue et positive sur , mais l'intégrale est impropre aux deux bornes : il faut traiter chacune.
En . On a , et l'intégrale de référence converge pour . Ici : convergence.
En . On a , et converge pour . Ici : convergence. Les deux inégalités sont inversées — c'est le piège du chapitre.
Le calcul. La fonction est une bijection de classe strictement croissante de sur lui-même, avec et . Le théorème de changement de variable donne
On reconnaît l'arctangente : .
Le point à retenir. On établit la convergence avant de calculer : un changement de variable ne crée pas la convergence, il la transporte. Et le programme garantit que la substitution non affine sera toujours fournie par l'énoncé — on ne la cherche pas.