On a :
0⩽x⩽1⟺0⩽x2⩽1⟺1⩽1+x2⩽2La fonction logarithme népérien est croissante sur l'intervalle
[1;2], donc elle conserve l'ordre sur cet intervalle. Ainsi :
ln(1)⩽ln(1+x2)⩽ln(2)⟺0⩽ln(1+x2)⩽ln(2)Donc, en multipliant par le terme positif
xn (car
x∈[0;1]), on a :
0⩽xnln(1+x2)⩽xnln(2)Donc, par intégration :
∫010dx⩽∫01xnln(1+x2)dx⩽∫01xnln(2)dxD'où :
0⩽In⩽ln(2)∫01xndxAvec :
∫01xndx=[n+1xn+1]01=n+11n+1−n+10n+1=n+11−n+10=n+11−0=n+11Donc, on a :
0⩽In⩽ln(2)n+11Or, on a
n⟶+∞lim0=n⟶+∞lim(ln(2)n+11)=ln(2)n⟶+∞lim(n+11)=0. D'après le théorème de l'encadrement, on en déduit que :
n⟶+∞limIn=0Finalement :
ℓ=0