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1. Primitives

Definition

F est une primitive de f sur I si F'(x)=f(x) pour tout x∈I.

Toutes les primitives de f sur I sont F(x)+C (C constante).

f(x)Primitive F(x) xⁿ (n≠-1)xⁿ⁺¹/(n+1)+C 1/xln|x|+C cos xsin x+C sin x-cos x+C 1/cos²xtan x+C 1/(2racine(x))racine(x)+C
Regles de primitives

Linearite : primitive de (alphaf+betag) = alphaF+betaG.

Regle de la chaine inversee : primitive de f'(u).u'(x) est f(u(x)).

En particulier : primitive de u'.uⁿ est uⁿ⁺¹/(n+1) (n≠-1).

Exemples de la regle de la chaine

Primitive de 2x.racine(x²+1) : u=x²+1, u'=2x, primitive de u'.racine(u)=2u^(3/2)/3=(2/3)(x²+1)^(3/2).

Primitive de cos(2x) : (1/2)sin(2x).

Primitive de (2x+1)⁴ : (2x+1)⁵/10.

2. Integrale definie

Theoreme fondamental

Si f est continue sur [a;b] et F une primitive de f :

Integrale de a a b de f(x)dx = [F(x)] de a a b = F(b)-F(a)

Proprietes

Linearite : integrale(alpha.f+beta.g)=alpha.integrale(f)+beta.integrale(g).

Chasles : integrale de a a c = integrale de a a b + integrale de b a c.

integrale de a a a = 0 ; integrale de a a b = -integrale de b a a.

Si f>=0 sur [a;b] : integrale >= 0 (interprete comme une aire).

3. Applications

Calcul d aires

Aire entre f et l axe Ox sur [a;b] : integrale de a a b de |f(x)|dx.

Si f change de signe, decouper en sous-intervalles.

Aire entre f et g (f>=g) sur [a;b] : integrale de a a b de [f(x)-g(x)]dx.

Valeur moyenne

Valeur moyenne de f sur [a;b] : m = (1/(b-a)) × integrale de a a b de f(x)dx.

A retenir

  • Primitive de xⁿ : xⁿ⁺¹/(n+1) ; de cos : sin ; de sin : -cos
  • Integrale de a a b de f = F(b)-F(a) ou F est une primitive
  • Chasles : integrale_a^c = integrale_a^b + integrale_b^c
  • Primitive de f'(u).u' = f(u) (chaine inversee)
  • Aire entre f et g : integrale de [f-g]dx
1

Calcul de primitives

● Facile

Trouver une primitive de : (a) 3x²-4x+1 (b) 2cosx-sinx (c) 4x³+1/x² (d) (3x+1)³.

Correction

(a) x³-2x²+x. (b) 2sinx+cosx. (c) x⁴-1/x. (d) (3x+1)⁴/(12).

2

Calcul d integrales

● Moyen
  1. Integrale de 0 a 3 de (x²-2x+1)dx
  2. Integrale de 0 a pi/2 de sin(x)dx
  3. Integrale de 1 a 4 de 1/(2racine(x))dx
Correction
  1. [x³/3-x²+x] de 0 a 3 = (9-9+3)-0=3.
  2. [-cos x] de 0 a pi/2=0-(-1)=1.
  3. [racine(x)] de 1 a 4=2-1=1.
3

Relation de Chasles et signe

● Moyen

f(x)=x²-1. (1) Zeros de f. (2) Integrale de 0 a 2 de f dx par Chasles. (3) Aire entre f et Ox sur [0;2].

Correction

(1) x=±1. (2) [x³/3-x] de 0 a 1 + [x³/3-x] de 1 a 2 = (1/3-1)+((8/3-2)-(1/3-1))=-2/3+4/3=2/3. (3) Aire=|int de 0 a 1|+|int de 1 a 2|=2/3+|4/3-2/3|=2/3+2/3=4/3... Correct: int de 0 a 1 de (x²-1)dx=1/3-1=-2/3. int de 1 a 2=(8/3-2)-(1/3-1)=2/3+2/3=4/3. Aire=2/3+4/3=2.

4

Aire entre deux courbes

● Moyen

f(x)=x² et g(x)=2x. (1) Points d intersection. (2) Aire du domaine delimite.

Correction

(1) x²=2x: x=0 et x=2. (2) Sur [0;2]: g>=f. Aire=integrale de 0 a 2 de (2x-x²)dx=[x²-x³/3] de 0 a 2=4-8/3=4/3.

5

Valeur moyenne et inegalite

● Difficile
  1. Calculer la valeur moyenne de f(x)=sinx sur [0;pi].
  2. Montrer que integrale de 0 a 1 de x²dx <= integrale de 0 a 1 de x dx.
Correction
  1. m=(1/pi)×[-cosx] de 0 a pi=(1/pi)×(1+1)=2/pi.
  2. Sur [0;1]: x²<=x (car x∈[0;1]: x(1-x)>=0). Donc x²<=x => integrale(x²)<=integrale(x). (1/3<=1/2 ✅)

QCM

10 questions · Correction immediate

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0/10Repondues
Q1/10

Primitive de 4x³ vaut :

Q2/10

Integrale de 0 a 1 de x dx vaut :

Q3/10

Primitive de cos x vaut :

Q4/10

Integrale de a a a de f vaut :

Q5/10

Chasles : integrale de a a c :

Q6/10

Integrale de 0 a pi de cos x dx vaut :

Q7/10

Aire entre f=x² et g=x sur [0;1] :

Q8/10

Primitive de (2x+1)³ vaut :

Q9/10

Integrale de 1 a 2 de (3x²) dx vaut :

Q10/10

Valeur moyenne de f sur [a;b] :