Pour être à l'aise avec les primitives - Exercice 1

30 min
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Déterminer les primitives de chacune des fonctions suivantes :
Question 1

f(x)=−3x+4x2+5x3−4x+2x2−5x4+2cos(x) −5sin(x) f\left(x\right)=-3x+4x^2+5x^3-\frac{4}{x}+\frac{2}{x^2}-\frac{5}{x^4}+2{\mathrm{cos} \left(x\right)\ }-5{\mathrm{sin} \left(x\right)\ } sur I=]0;+∞[I=\left]0;+\infty\right[ .

Correction
  • Soit n{\color{red}{n}} un entier naturel supérieur ou égale à 22, une primitive de nombrexn\frac{\text{nombre}}{x^{{\color{red}{n}}} } est −nombre(n−1)xn−1\frac{-\text{nombre}}{\left({\color{red}{n}}-1\right)x^{{\color{red}{n}}-1} }
  • f(x)=−3x+4x2+5x3−4x+2x2−5x4+2cos(x) −5sin(x) f\left(x\right)=-3x+4x^2+5x^3-\frac{4}{x}+\frac{2}{x^2}-\frac{5}{x^4}+2{\mathrm{cos} \left(x\right)\ }-5{\mathrm{sin} \left(x\right)\ }
    F(x)=−32x2+43x3−4ln(x) −2x+53x3+2cos(x) +2sin(x) +5cos(x) +KF\left(x\right)=-\frac{3}{2}x^2+\frac{4}{3}x^3-4{\mathrm{ln} \left(x\right)\ }-\frac{2}{x}+\frac{5}{3x^3}+2{\mathrm{cos} \left(x\right)\ }+2{\mathrm{sin} \left(x\right)\ }+5{\mathrm{cos} \left(x\right)\ }+K où K∈RK \in \mathbb{R}
    Question 2

    f(x)=2(2x−12)5f\left(x\right)=\frac{2}{\left(2x-12\right)^{5}} sur I=]6;+∞[I=\left]6;+\infty \right[ .

    Correction
    Soient n\color{brown}{n} un entier tel que n≥2n\ge 2 et uu une fonction de classe C1C^1 .
  • ∫u′(x)u(x)ndx=−1(n−1)u(x)n−1+K\int{\frac{{\color{blue}{u'\left(x\right)}}}{{\color{red}{u\left(x\right)}}^{{\color{brown}{n}}}}}dx =\frac{-1}{\left({\color{brown}{n}}-1\right)\color{red}{u\left(x\right)}^{{\color{brown}{n}-1}} } +K où K∈RK \in \mathbb{R}
  • Soit x∈]6;+∞[x\in \left]6;+\infty \right[
    La fonction ff est de la forme u′(x)u(x)n\frac{{\color{blue}{u'\left(x\right)}}}{{\color{red}{u\left(x\right)}}^{{\color{brown}{n}}}} avec u(x)=2x−12{\color{red}{u\left(x\right)=2x-12}} et n=5{\color{brown}{n=5}}
    De plus, u′(x)=2{\color{blue}{u'\left(x\right)=2}} .
    f(x)=2(2x−12)5f\left(x\right)=\frac{{\color{blue}{2}}}{\left({\color{red}{2x-12}}\right)^{{\color{brown}{5}}}} s'écrit alors f(x)=u′unf\left(x\right)=\frac{{\color{blue}{u'}}}{{\color{red}{u}}^{{\color{brown}{n}}}} avec n=5{\color{brown}{n=5}}
    Il en résulte donc que :
    ∫f(x)dx=−1(5−1)(2x−12)5−1+K\int{f\left(x\right)}dx =\frac{-1}{\left({\color{brown}{5}}-1\right)\left(\color{red}{2x-12}\right)^{{\color{brown}{5}-1}} } +K où K∈RK \in \mathbb{R}
    Ainsi :
    ∫f(x)dx=−14(2x−12)4+K\int{f\left(x\right)}dx=\frac{-1}{4\left(2x-12\right)^{4} } +K où K∈RK \in \mathbb{R}

    Question 3

    f(t)=3tsin(2t2+π19) f\left(t\right)=3t{\mathrm{sin} \left(2t^2+\frac{\pi }{19}\right)\ } sur I=RI=\mathbb{R} .

    Correction
    Soit uu une fonction de classe C1C^1 .
  • ∫u′(x)sin⁡(u(x))dx=−cos⁡(u(x))+K\int{\color{blue}{u'\left(x\right)}}\sin \left({\color{red}{u\left(x\right)}}\right)dx =-\cos\left({\color{red}{u\left(x\right)}}\right) +K où K∈RK \in \mathbb{R}
  • Soit x∈Rx\in \mathbb{R}
    La fonction ff est de la forme u′(t)sin⁡(u(t)){\color{blue}{u'\left(t\right)}}\sin\left({\color{red}{u\left(t\right)}}\right) avec u(t)=2t2+π19{\color{red}{u\left(t\right)=2t^2+\frac{\pi }{19}}}.
    De plus, u′(t)=4t{\color{blue}{u'\left(t\right)=4t}} .
    Ainsi : f(t)=34×4tsin⁡(2t2+π19)f\left(t\right)=\frac{3}{4}\times{\color{blue}{4t}}\sin \left({\color{red}{2t^2+\frac{\pi }{19}}}\right) s'écrit alors f(t)=34u′(t)sin⁡(u(t))f\left(t\right)=\frac{3}{4}{\color{blue}{u'\left(t\right)}}\sin\left({\color{red}{u\left(t\right)}}\right)
    Il en résulte donc que :
    ∫f(t)dt=−34cos⁡(2t2+π19)+K\int{f\left(t\right)}dt =-\frac{3}{4}\cos \left({\color{red}{2t^2+\frac{\pi }{19}}}\right)+K où K∈RK \in \mathbb{R}

    Question 4

    f(t)=sin(2t) e3cos(2t) f\left(t\right)={\mathrm{sin} \left(2t\right)\ }e^{{\mathrm{3}\mathrm{cos} \left(2t\right)\ }} sur I=RI=\mathbb{R} .

    Correction
    Soit uu une fonction de classe C1C^1 .
  • ∫u′(x)eu(x)dx=eu(x)+K\int{{\color{blue}{u'\left(x\right)}}e^{{\color{red}{u\left(x\right)}}}}dx =e^{{\color{red}{u\left(x\right)}}} +K où K∈RK \in \mathbb{R}
  • Soit t∈Rt\in \mathbb{R}
    La fonction ff est de la forme u′(t)eu(x){\color{blue}{u'\left(t\right)}}e^{{\color{red}{u\left(x\right)}}} avec u(t)=3cos(2t){\color{red}{u\left(t\right)={\mathrm{3}\mathrm{cos} \left(2t\right)}}}.
    De plus, u′(t)=−6sin⁡(2t){\color{blue}{u'\left(t\right)=-6 \sin \left(2t\right)}} .
    D'où : f(t)=−16×(−6sin⁡(2t)e3cos(2t))f\left(t\right)=-\frac{1}{6}\times\left({\color{blue}{-6 \sin \left(2t\right)}}e^{{\color{red}{\mathrm{3}\mathrm{cos} \left(2t\right)}}}\right) s'écrit alors f(t)=−16u′(t)eu(x)f\left(t\right)=-\frac{1}{6}{\color{blue}{u'\left(t\right)}}e^{{\color{red}{u\left(x\right)}}}
    Il en résulte donc que :
    Ainsi :
    ∫f(t)dt=−16e3cos⁡(2t)+K\int{f\left(t\right)}dt =-\frac{1}{6}e^{{\color{red}{3\cos \left(2t\right)}}}+K où K∈RK \in \mathbb{R}

    Question 5

    Calculer ∫xxxxdx\int{\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x}}}}}dx sur I=]0;+∞[I=\left]0;+\infty\right[ .

    Correction
    Soit x∈]0;+∞[x\in\left]0;+\infty\right[ , on a :
    ∫xxxxdx=∫xxx×x12dx\int{\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x}}}}}dx=\int{\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x\times x^{\frac{1}{2}}}}}}dx
    ∫xxxxdx=∫xxx32dx\int{\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x}}}}}dx=\int{\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x^{\frac{3}{2}}}}}}dx
    ∫xxxxdx=∫xx×(x32)12dx\int{\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x}}}}}dx=\int{\sqrt{x\sqrt{x\times {\left(x^{\frac{3}{2}}\right)}^{\frac{1}{2}}}}}dx
    ∫xxxxdx=∫xx×x34dx\int{\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x}}}}}dx=\int{\sqrt{x\sqrt{x\times x^{\frac{3}{4}}}}}dx
    ∫xxxxdx=∫xx74dx\int{\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x}}}}}dx=\int{\sqrt{x\sqrt{x^{\frac{7}{4}}}}}dx
    ∫xxxxdx=∫x×(x74)12dx\int{\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x}}}}}dx=\int{\sqrt{x\times {\left(x^{\frac{7}{4}}\right)}^{\frac{1}{2}}}}dx
    ∫xxxxdx=∫x×x78dx\int{\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x}}}}}dx=\int{\sqrt{x\times x^{\frac{7}{8}}}}dx
    ∫xxxxdx=∫x158dx\int{\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x}}}}}dx=\int{\sqrt{x^{\frac{15}{8}}}}dx
    ∫xxxxdx=∫(x158)12dx\int{\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x}}}}}dx=\int{{\left(x^{\frac{15}{8}}\right)}^{\frac{1}{2}}}dx
    ∫xxxxdx=∫x1516dx\int{\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x}}}}}dx=\int{x^{\frac{15}{16}}}dx
    ∫xxxxdx=11516+1x1516+1\int{\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x}}}}}dx=\frac{1}{\frac{15}{16}+1}x^{\frac{15}{16}+1}
    Ainsi :
    ∫xxxxdx=1631x3116+K\int{\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x\sqrt{x}}}}}dx=\frac{16}{31}x^{\frac{31}{16}}+K où K∈RK \in \mathbb{R}

    Question 6

    f(x)=e−6x+4f\left(x\right)=\sqrt{e^{-6x+4}} sur I=RI=\mathbb{R} .

    Correction
    f(x)=e−6x+4f\left(x\right)=\sqrt{e^{-6x+4}}
    f(x)=(e−6x+4)12f\left(x\right)={\left(e^{-6x+4}\right)}^{\frac{1}{2}}
    f(x)=e−3x+2f\left(x\right)=e^{-3x+2}
    Soit x∈Rx\in \mathbb{R}
    La fonction ff est de la forme u′(t)eu(x){\color{blue}{u'\left(t\right)}}e^{{\color{red}{u\left(x\right)}}} avec u(t)=−3x+2{\color{red}{u\left(t\right)={-3x+2}}}.
    De plus, u′(t)=−3{\color{blue}{u'\left(t\right)=-3}} .
    D'où : f(t)=−13×(−3)e−3x+2)f\left(t\right)=-\frac{1}{3}\times\left({\color{blue}{-3)}}e^{{\color{red}{-3x+2}}}\right) s'écrit alors f(t)=−13u′(t)eu(x)f\left(t\right)=-\frac{1}{3}{\color{blue}{u'\left(t\right)}}e^{{\color{red}{u\left(x\right)}}}
    Il en résulte donc que :
    Ainsi :
    ∫f(t)dt=−13e−3x+2+K\int{f\left(t\right)}dt =-\frac{1}{3}e^{{\color{red}{-3x+2}}}+K où K∈RK \in \mathbb{R}

    Question 7

    f(x)=(2x2−3x−4)xf\left(x\right)=\left(2x^2-3x-4\right)\sqrt{x} sur I=]0;+∞[I=\left]0;+\infty\right[ .

    Correction
    f(x)=(2x2−3x−4)xf\left(x\right)=\left(2x^2-3x-4\right)\sqrt{x}
    ∫f(x)dx=∫(2x2−3x−4)xdx\int{f\left(x\right)dx}=\int{\left(2x^2-3x-4\right)\sqrt{x}}dx
    ∫f(x)dx=∫(2x2−3x−4)x12dx\int{f\left(x\right)dx}=\int{\left(2x^2-3x-4\right)x^{\frac{1}{2}}}dx
    ∫f(x)dx=∫(2x2×x12−3x×x12−4×x12)dx\int{f\left(x\right)dx}=\int{\left(2x^2\times x^{\frac{1}{2}}-3x\times x^{\frac{1}{2}}-4\times x^{\frac{1}{2}}\right)}dx
    ∫f(x)dx=∫(2x2+12−3x1+12−4x12)dx\int{f\left(x\right)dx}=\int{\left(2x^{2+\frac{1}{2}}-3x^{1+\frac{1}{2}}-4x^{\frac{1}{2}}\right)}dx
    ∫f(x)dx=∫(2x52−3x32−4x)dx\int{f\left(x\right)dx}=\int{\left(2x^{\frac{5}{2}}-3x^{\frac{3}{2}}-4\sqrt{x}\right)}dx
    ∫f(x)dx=2×11+52x52+1−3×11+32x32+1−4×12x+K\int{f\left(x\right)dx}=2\times \frac{1}{1+\frac{5}{2}}x^{\frac{5}{2}+1}-3\times \frac{1}{1+\frac{3}{2}}x^{\frac{3}{2}+1}-4\times \frac{1}{2\sqrt{x}}+K où K∈RK \in \mathbb{R}
    ∫f(x)dx=2×1(72)x72−3×1(52)x52−2x+K\int{f\left(x\right)dx}=2\times \frac{1}{\left(\frac{7}{2}\right)}x^{\frac{7}{2}}-3\times \frac{1}{\left(\frac{5}{2}\right)}x^{\frac{5}{2}}-\frac{2}{\sqrt{x}}+K où K∈RK \in \mathbb{R}
    ∫f(x)dx=2×27x72−3×25x52−2x+K\int{f\left(x\right)dx}=2\times \frac{2}{7}x^{\frac{7}{2}}-3\times \frac{2}{5}x^{\frac{5}{2}}-\frac{2}{\sqrt{x}}+K où K∈RK \in \mathbb{R}
    ∫f(x)dx=47x72−65x52−2x+K\int{f\left(x\right)dx}=\frac{4}{7}x^{\frac{7}{2}}-\frac{6}{5}x^{\frac{5}{2}}-\frac{2}{\sqrt{x}}+K où K∈RK \in \mathbb{R}
    ∫f(x)dx=47x3+12−65x2+12−2x+K\int{f\left(x\right)dx}=\frac{4}{7}x^{3+\frac{1}{2}}-\frac{6}{5}x^{2+\frac{1}{2}}-\frac{2}{\sqrt{x}}+K où K∈RK \in \mathbb{R}
    Ainsi :
    ∫f(x)dx=47x3x−65x2x−2x+K\int{f\left(x\right)dx}=\frac{4}{7}x^3\sqrt{x}-\frac{6}{5}x^2\sqrt{x}-\frac{2}{\sqrt{x}}+K où K∈RK \in \mathbb{R}
    Question 8

    f(x)=3x3x2+2f\left(x\right)=\frac{3x}{\sqrt{3x^2+2} } sur I=]−∞;+∞[I=\left]-\infty;+\infty \right[ .

    Correction
  • Une primitive de k×u′u{\color{purple}{k}}\times\frac{{\color{blue}{u'}}}{{\color{red}{\sqrt{u}}}} est de la forme k×2u{\color{purple}{k}}\times2\sqrt{\color{red}{{u}}}
  • Soit x∈]−∞;+∞[x\in \left]-\infty;+\infty \right[
    La fonction ff est de la forme k×u′u{\color{purple}{k}} \times\frac{{\color{blue}{u'}}}{{\color{red}{\sqrt{u}}}} avec u(u)=3x2+2{\color{red}{u\left(u\right)=3x^2+2}}.
    De plus, u′(x)=6x{\color{blue}{u'\left(x\right)=6x}} .
    f(x)=3x3x2+2f\left(x\right)=\frac{3x}{\sqrt{3x^2+2} } s'écrit alors
    f(x)=12×6x3x2+2f\left(x\right)={\color{purple}{\frac{1}{2}}} \times\frac{{\color{blue}{6x}}}{{\color{red}{\sqrt{3x^2+2} }}}
    f(x)=k×u′uf\left(x\right)={\color{purple}{k}} \times\frac{{\color{blue}{u'}}}{{\color{red}{\sqrt{u}}}} . La valeur de k{\color{purple}{k}} ici est 12{\color{purple}{\frac{1}{2}}}
    Or une primitive de k×u′u{\color{purple}{k}}\times\frac{{\color{blue}{u'}}}{{\color{red}{\sqrt{u}}}} est de la forme k×2u{\color{purple}{k}}\times2\sqrt{\color{red}{{u}}}
    Il en résulte donc qu'une primitive de ff sur ]−∞;+∞[\left]-\infty;+\infty \right[ est :
    F(x)=k×2u(x)F\left(x\right)={\color{purple}{k}}\times2\sqrt{\color{red}{{u\left(x\right)}}}
    Ainsi :
    F(x)=12×23x2+2F\left(x\right)={\color{purple}{\frac{1}{2}}}\times2\sqrt{\color{red}{{3x^2+2}}}
    que l'on écrit : F(x)=3x2+2+KF\left(x\right)=\sqrt{3x^2+2}+K où K∈RK \in \mathbb{R}
    Question 9

    f(x)=4cos⁡(3x)(sin⁡(3x))5f\left(x\right)=4\cos\left(3x\right)\left(\sin\left(3x\right)\right)^{5} sur I=]−∞;+∞[I=\left]-\infty;+\infty \right[ .

    Correction
    Soient n\color{brown}{n} un entier non nul et k\color{purple}{k} un reél non nul
  • Une primitive de primitive de k×u′un{\color{purple}{k}}\times{\color{blue}{u'}}{\color{red}{u}}^{\color{brown}{n}} est de la forme kn+1un+1\frac{{\color{purple}{k}}}{{\color{brown}{n}}+1} {\color{red}{u}}^{{\color{brown}{n}}+1}
  • Soit x∈Rx\in \mathbb{R}
    La fonction ff est de la forme u′un{\color{blue}{u'}}{\color{red}{u}}^{\color{brown}{n}} avec u(x)=sin⁡(3x){\color{red}{u\left(x\right)=\sin\left(3x\right)}} et n=5{\color{brown}{n=5}}.
    De plus, u′(x)=3cos⁡(3x){\color{blue}{u'\left(x\right)=3\cos\left(3x\right)}} .
    f(x)=4cos⁡(3x)(sin⁡(3x))5f\left(x\right)=4\cos\left(3x\right)\left(\sin\left(3x\right)\right)^{5} s'écrit alors :
    f(x)=43×3cos⁡(3x)(sin⁡(3x))5f\left(x\right)=\color{purple}{\frac{4}{3}}\times{\color{blue}{3\cos\left(3x\right)}}\left({\color{red}{\sin\left(3x\right)}}\right)^{\color{brown}{5}} c'est à dire f(x)=k×u′unf\left(x\right)={\color{purple}{k}}\times{\color{blue}{u'}}{\color{red}{u}}^{\color{brown}{n}} avec k=43{\color{purple}{k=\frac{4}{3}}}
    Or une primitive de k×u′un{\color{purple}{k}}\times{\color{blue}{u'}}{\color{red}{u}}^{\color{brown}{n}} est de la forme kn+1un+1\frac{{\color{purple}{k}}}{{\color{brown}{n}}+1} {\color{red}{u}}^{{\color{brown}{n}}+1}
    Il en résulte donc qu'une primitive de ff sur R\mathbb{R} est :
    F(x)=kn+1(u(x))n+1F\left(x\right)=\frac{{\color{purple}{k}}}{{\color{brown}{n}}+1} \left({\color{red}{u\left(x\right)}}\right)^{{\color{brown}{n}}+1}
    D'où :
    F(x)=435+1(sin⁡(3x))5+1F\left(x\right)=\frac{{\color{purple}{\frac{4}{3}}}}{{\color{brown}{5}}+1} \left({\color{red}{\sin\left(3x\right)}}\right)^{{\color{brown}{5}}+1}
    Ainsi :
    F(x)=29(sin⁡(3x))6+KF\left(x\right)= \frac{2}{9}\left(\sin\left(3x\right)\right)^{6} +K où K∈RK \in \mathbb{R}

    Question 10

    f(x)=4sin(x) cos3(x)f\left(x\right)=\frac{4{\mathrm{sin} \left(x\right)\ }}{{\mathrm{cos}}^{\mathrm{3}}\left(x\right)} sur I=]−π2;π2[I=\left]-\frac{\pi }{2};\frac{\pi }{2}\right[ .

    Correction
    Soit n\color{brown}{n} un entier tel que n≥2n\ge 2
  • Une primitive de k×u′un{\color{purple}{k}}\times\frac{{\color{blue}{u'}}}{{\color{red}{u}}^{{\color{brown}{n}}}} est de la forme −k(n−1)un−1\frac{-{\color{purple}{k}}}{\left({\color{brown}{n}}-1\right)\color{red}{u}^{{\color{brown}{n}-1}} }
  • Soit x∈]−π2;π2[x\in \left]-\frac{\pi }{2};\frac{\pi }{2}\right[
    Soit f(x)=4sin(x) cos3(x)f\left(x\right)=\frac{4{\mathrm{sin} \left(x\right)\ }}{{\mathrm{cos}}^{\mathrm{3}}\left(x\right)} que l'on peut écrire sous la forme : f(x)=4sin(x) (cos(x) )3f\left(x\right)=\frac{{\mathrm{4}\mathrm{sin} \left(x\right)\ }}{{\left({\mathrm{cos} \left(x\right)\ }\right)}^3}
    La fonction ff est de la forme k×u′un{\color{purple}{k}}\times\frac{{\color{blue}{u'}}}{{\color{red}{u}}^{{\color{brown}{n}}}} avec u(x)=cos(x) {\color{red}{u\left(x\right)={\mathrm{cos} \left(x\right)\ }}} et n=3{\color{brown}{n=3}}
    De plus, u′(x)=sin(x) {\color{blue}{u'\left(x\right)={\mathrm{sin} \left(x\right)\ }}} .
    f(x)=4×sin(x) (cos(x) )3f\left(x\right)={\color{purple}{4}}\times\frac{{\color{blue}{{\mathrm{sin} \left(x\right)\ } }}}{\left({\color{red}{{\mathrm{cos} \left(x\right)\ } }}\right)^{{\color{brown}{3}}}} s'écrit alors :
    f(x)=4×u′unf\left(x\right)={\color{purple}{4}}\times\frac{{\color{blue}{u'}}}{{\color{red}{u}}^{{\color{brown}{n}}}} avec n=3{\color{brown}{n=3}}
    Or une primitive de k×u′un{\color{purple}{k}}\times\frac{{\color{blue}{u'}}}{{\color{red}{u}}^{{\color{brown}{n}}}} est de la forme −k(n−1)un−1\frac{-{\color{purple}{k}}}{\left({\color{brown}{n}}-1\right)\color{red}{u}^{{\color{brown}{n}-1}} }
    Il en résulte donc qu'une primitive de ff sur ]−π2;π2[\left]-\frac{\pi }{2};\frac{\pi }{2}\right[ est :
    F(x)=−k(n−1)un−1F\left(x\right)=\frac{-{\color{purple}{k}}}{\left({\color{brown}{n}}-1\right)\color{red}{u}^{{\color{brown}{n}-1}} }
    F(x)=−4(3−1)(cos(x) )3−1F\left(x\right)=\frac{-{\color{purple}{4}}}{\left({\color{brown}{3}}-1\right)\left(\color{red}{{\mathrm{cos} \left(x\right)\ } }\right)^{{\color{brown}{3}-1}} }
    Ainsi :
    F(x)=−42(cos(x) )2F\left(x\right)=\frac{-4}{2\left({\mathrm{cos} \left(x\right)\ }\right)^{2} }
    ainsi : F(x)=−2(cos(x) )2+KF\left(x\right)=\frac{-2}{\left({\mathrm{cos} \left(x\right)\ }\right)^{2} } +K où K∈RK \in \mathbb{R}
    Question 11

    f(x)=xx4+6x2+9f\left(x\right)=\frac{x}{x^4+6x^2+9} sur I=]−∞;+∞[I=\left]-\infty;+\infty \right[ .

    Correction
    Soit x∈Rx\in \mathbb{R}, on a :
    f(x)=xx4+6x2+9f\left(x\right)=\frac{x}{x^4+6x^2+9}
    f(x)=x(x2+3)2f\left(x\right)=\frac{x}{{\left(x^2+3\right)}^2}
    Soit n\color{brown}{n} un entier tel que n≥2n\ge 2
  • Une primitive de k×u′un{{\color{purple}{k}}}\times\frac{{\color{blue}{u'}}}{{\color{red}{u}}^{{\color{brown}{n}}}} est de la forme k×−1(n−1)un−1{{\color{purple}{k}}}\times\frac{-1}{\left({\color{brown}{n}}-1\right)\color{red}{u}^{{\color{brown}{n}-1}} }
  • Soit x∈Rx\in \mathbb{R}
    La fonction ff est de la forme k×u′un{{\color{purple}{k}}}\times\frac{{\color{blue}{u'}}}{{\color{red}{u}}^{{\color{brown}{n}}}} avec u(x)=x2+3{\color{red}{u\left(x\right)=x^2+3}} et n=2{\color{brown}{n=2}} .
    De plus, u′(x)=2x{\color{blue}{u'\left(x\right)=2x}} .
    f(x)=x(x2+3)2f\left(x\right)=\frac{x}{{\left(x^2+3\right)}^2} s'écrit alors :
    f(x)=12×2x(x2+3)2f\left(x\right)={{\color{purple}{\frac{1}{2}}}}\times\frac{{\color{blue}{2x}}}{\left({\color{red}{x^2+3}}\right)^{{\color{brown}{2}}}}
    f(x)=k×u′unf\left(x\right)={{\color{purple}{k}}}\times\frac{{\color{blue}{u'}}}{{\color{red}{u}}^{{\color{brown}{n}}}} avec n=2{\color{brown}{n=2}} et k=12{{\color{purple}{k=\frac{1}{2}}}}
    Or une primitive de k×u′un{{\color{purple}{k}}}\times\frac{{\color{blue}{u'}}}{{\color{red}{u}}^{{\color{brown}{n}}}} est de la forme k×−1(n−1)un−1{{\color{purple}{k}}}\times\frac{-1}{\left({\color{brown}{n}}-1\right)\color{red}{u}^{{\color{brown}{n}-1}} }
    Il en résulte donc qu'une primitive de ff sur ]−∞;+∞[\left]-\infty ;+\infty \right[ est :
    F(x)=k×−1(n−1)un−1F\left(x\right)={{\color{purple}{k}}}\times\frac{-1}{\left({\color{brown}{n}}-1\right)\color{red}{u}^{{\color{brown}{n}-1}} }
    F(x)=12×−1(2−1)(x2+3)2−1F\left(x\right)={{\color{purple}{\frac{1}{2}}}}\times\frac{-1}{\left({\color{brown}{2}}-1\right)\left(\color{red}{x^2+3}\right)^{{\color{brown}{2}-1}} }
    F(x)=12×−11×(x2+3)1F\left(x\right)={{\color{purple}{\frac{1}{2}}}}\times\frac{-1}{1\times\left(x^2+3\right)^{1} }
    Ainsi :
    F(x)=−12(x2+3)+KF\left(x\right)=\frac{-1}{2\left(x^2+3\right) } +K où K∈RK \in \mathbb{R}

    Question 12

    f(x)=5x2+6f\left(x\right)=\frac{5}{x^2+6} sur I=]−∞;+∞[I=\left]-\infty;+\infty \right[ .

    Correction
      Soit aa un réel non nul,
    • ∫1a2+x2dx=1aarctan(xa) \int{\frac{1}{a^2+x^2}dx=\frac{1}{a}{\mathrm{arctan} \left(\frac{x}{a}\right)\ }}
    Soit x∈Rx\in \mathbb{R}
    f(x)=5x2+6f\left(x\right)=\frac{5}{x^2+6}
    f(x)=5x2+(6)2f\left(x\right)=\frac{5}{x^2+{\left(\sqrt{6}\right)}^2}
    Ainsi :
    F(x)=56arctan(x6) +KF\left(x\right)=\frac{5}{\sqrt{6}}{\mathrm{arctan} \left(\frac{x}{\sqrt{6}}\right)\ }+K où K∈RK \in \mathbb{R}

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