On considère les suites
\(\left(u_{n}\right)\)
et
\(\left(v_{n}\right)\)
définies, pour tout entier naturel
\(n\)
, par
\(u_{n}={\displaystyle \int_{0}^{1}\dfrac{1}{1+x^{n}}\mbox{d}x}\)
et
\(v_{n}={\displaystyle \int_{0}^{1}\dfrac{nx^{n}}{1+x^{n}}\mbox{d}x}\)
.
1. Calculer
\(u_0\)
,
\(v_0\)
,
\(u_1\)
et
\(v_1\)
.
2. a. Démontrer à l'aide d'une intégration par parties que, pour tout
\(n\in\mathbb{N}\)
,
\(v_{n}=\ln2-{\displaystyle \int_{0}^{1}\ln\left(1+x^{n}\right)\mbox{d}x}\)
.
b. Démontrer que, pour tout réel
\(t\geqslant0\)
, on a
\(0\leqslant\ln\left(1+t\right)\leqslant t\)
.
c. En déduire que
\(\underset{n\rightarrow+\infty}{\lim}v_{n}=\ln2\)
.
3. a. Démontrer que, pour tout entier naturel
\(n\)
, on a
\(v_{n}+nu_{n}=n\)
.
b. En déduire la limite de la suite
\(\left(u_{n}\right)\)
.
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