Adloun

Un produit qui tend vers

Exercice de TD · niveau 2 · mathématiques MPSI, chapitre 16 — Intégration · C. Sommes de Riemann

Énoncé

Déterminer la limite de .

Corrigé

La stratégie. Le logarithme transforme un produit en somme ; c'est le seul geste qui fasse apparaître une somme de Riemann. On revient ensuite par l'exponentielle, qui est continue.

Passage au logarithme. Tous les facteurs sont strictement positifs, donc , et

Une somme de Riemann. C'est exactement avec : la somme de Riemann de sur pour la subdivision régulière de pas , avec les points de droite. La fonction étant continue sur , le théorème du cours donne (Le cours énonce la convergence avec les points de gauche, ; la version aux points de droite s'en déduit, la différence des deux sommes valant .)

L'intégrale, par parties. On intègre par parties en prenant pour primitive de la fonction plutôt que :

Retour par l'exponentielle, continue :

Deux points délicats. On ne passe pas à la limite dans le produit lui-même : tend vers , et c'est l'exposant qui sauve tout — le logarithme transforme une forme indéterminée « » en une somme de Riemann ordinaire. Et le choix de la primitive dans l'intégration par parties : toute primitive de convient, la constante est libre, et fait disparaître le quotient restant ; avec , il resterait , calculable mais inutile.

Contrôle numérique. , , , et : la convergence est lente, en — c'est la vitesse des sommes de Riemann d'une fonction de classe , et l'exercice suivant en donne la constante.

Ce que l'exercice installe. Une somme de Riemann se reconnaît à sa forme — et surtout, on la fabrique : ici par le logarithme, ailleurs en mettant en facteur au dénominateur. C'est le réflexe devant toute limite de produit de facteurs, et il resservira dans le problème pour la formule de Stirling.

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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.