mathématiques (ECT 2e année) · Chapitre 7 · Exercice
Un logarithme qui converge
Compléments d'analyse · Intégration par parties · niveau 2
Énoncé
Montrer que converge et vaut .
Corrigé
Sur le segment. Posons et , donc et . L'intégration par parties donne, pour :
Le crochet. En , : le crochet ne laisse que son terme en . Et . Donc
La limite. Par croissances comparées, ; et . L'intégrale converge donc, et vaut .
Le point délicat. L'ordre des gestes. Écrire directement n'a aucun sens : un crochet ne s'évalue qu'entre deux nombres. On fait l'intégration par parties sur , et l'on passe à la limite ensuite.
Le point à retenir. Le facteur tend vers l'infini, et pourtant l'aire reste finie : c'est qui décide, parce que le logarithme croît trop lentement pour peser. C'est exactement ce que dit la limite des croissances comparées.