Calcul intégral

Calculs d'intégrales en utilisant les formes composées - Exercice 1

25 min
40
Calculer les intégrales suivantes
Question 1

I=01(2x+1)dxI=\int _{0}^{1}\left(\frac{2}{x+1} \right)dx

Correction
Soit : f(x)=2x+1f\left(x\right)=\frac{2}{x+1} .
On reconnaît la forme uu\frac{u'}{u} .
I=01(2x+1)dxI=\int _{0}^{1}\left(\frac{2}{x+1} \right)dx équivaut successivement à
I=[2ln(x+1)]01I=\left[2\ln \left(x+1\right)\right]_{0}^{1}
I=(2ln(1+1))(2ln(0+1))I=\left(2\ln \left(1+1\right)\right)-\left(2\ln \left(0+1\right)\right)
I=2ln(2)I=2\ln \left(2\right)
Finalement :
01(2x+1)dx=2ln(2)\int _{0}^{1}\left(\frac{2}{x+1} \right)dx=2\ln \left(2\right)
Question 2

I=11(3xx2+2)dxI=\int _{-1}^{1}\left(\frac{3x}{x^{2} +2} \right)dx

Correction
Soit : f(x)=3xx2+2f\left(x\right)=\frac{3x}{x^{2} +2}
On reconnaît la forme uu\frac{u'}{u}

I=11(3xx2+2)dxI=\int _{-1}^{1}\left(\frac{3x}{x^{2} +2} \right)dx équivaut successivement à.
I=[32ln(x2+2)]11I=\left[\frac{3}{2} \ln \left(x^{2} +2\right)\right]_{-1}^{1}
I=(32ln(1+2))(32ln((1)2+2))I=\left(\frac{3}{2} \ln \left(1+2\right)\right)-\left(\frac{3}{2} \ln \left(\left(-1\right)^{2} +2\right)\right)
I=32ln(3)32ln(3)I=\frac{3}{2} \ln \left(3\right)-\frac{3}{2} \ln \left(3\right)
I=0I=0
Finalement :
11(3xx2+2)dx=0\int _{-1}^{1}\left(\frac{3x}{x^{2} +2} \right)dx=0
Question 3

I=11(5(2t+3)2)dtI=\int _{-1}^{1}\left(\frac{5}{\left(2t+3\right)^{2} } \right)dt

Correction
Soit : f(t)=5(2t+3)2f\left(t\right)=\frac{5}{\left(2t+3\right)^{2} }
On reconnait la forme uu2\frac{u'}{u^{2} }

I=11(5(2t+3)2)dtI=\int _{-1}^{1}\left(\frac{5}{\left(2t+3\right)^{2} } \right)dt équivaut succesivement à
I=[52(2t+3)]11I=\left[\frac{-5}{2\left(2t+3\right)} \right]_{-1}^{1}
I=(52(2+3))(52(2×(1)+3))I=\left(\frac{-5}{2\left(2+3\right)} \right)-\left(\frac{-5}{2\left(2\times \left(-1\right)+3\right)} \right)
I=2I=2
Finalement :
11(5(2t+3)2)dt=2\int _{-1}^{1}\left(\frac{5}{\left(2t+3\right)^{2} } \right)dt=2
Question 4

I=12(2e3t+1)dtI=\int _{-1}^{2}\left(2e^{3t+1} \right)dt

Correction
Soit : f(t)=2e3t+1f\left(t\right)=2e^{3t+1}
On reconnaît la forme ueuu'e^{u}

I=12(2e3t+1)dtI=\int _{-1}^{2}\left(2e^{3t+1} \right)dt équivaut successivement à
I=[23e3t+1]12I=\left[\frac{2}{3} e^{3t+1} \right]_{-1}^{2}
I=(23e3×2+1)(23e3×(1)+1)I=\left(\frac{2}{3} e^{3\times 2+1} \right)-\left(\frac{2}{3} e^{3\times \left(-1\right)+1} \right)
I=23(e7e2)I=\frac{2}{3} \left(e^{7} -e^{-2} \right)
Finalement :
12(2e3t+1)dt=23(e7e2)\int _{-1}^{2}\left(2e^{3t+1} \right)dt=\frac{2}{3} \left(e^{7} -e^{-2} \right)
Question 5

I=0π2(2cos(2xπ))dxI=\int _{0}^{\frac{\pi }{2} }\left(2\cos \left(2x-\pi \right)\right)dx

Correction
  • Une primitive de cos(ax+b)\cos \left(ax+b\right) est 1asin(ax+b)\frac{1}{a} \sin \left(ax+b\right)
  • Soit : f(x)=2cos(2xπ)f\left(x\right)=2\cos \left(2x-\pi \right) c'est à dire
    On a : F(x)=2×12sin(2xπ)F\left(x\right)=2\times \frac{1}{2}\sin \left(2x-\pi \right) c'est à dire F(x)=sin(2xπ)F\left(x\right)=\sin \left(2x-\pi \right)
    I=0π2(2cos(2xπ))dxI=\int _{0}^{\frac{\pi }{2} }\left(2\cos \left(2x-\pi \right)\right)dx équivaut successivement à
    I=[sin(2xπ)]0π2I=\left[\sin \left(2x-\pi \right)\right]_{0}^{\frac{\pi }{2} }
    I=(sin(2×(π2)π))(sin(2×0π))I=\left(\sin \left(2\times \left(\frac{\pi }{2} \right)-\pi \right)\right)-\left(\sin \left(2\times 0-\pi \right)\right)
    I=0I=0
    Finalement :
    0π2(2cos(2xπ))dx=0\int _{0}^{\frac{\pi }{2} }\left(2\cos \left(2x-\pi \right)\right)dx=0
    Question 6

    I=0π6(3sin(3tπ2))dtI=\int _{0}^{\frac{\pi }{6} }\left(3\sin \left(3t-\frac{\pi }{2} \right)\right)dt

    Correction
  • Une primitive de sin(ax+b)\sin \left(ax+b\right) est 1acos(ax+b)-\frac{1}{a} \cos \left(ax+b\right)
  • Soit : f(x)=3sin(3tπ2)f\left(x\right)=3\sin \left(3t-\frac{\pi }{2} \right)
    On a : F(x)=cos(3tπ2)F\left(x\right)=-\cos \left(3t-\frac{\pi }{2} \right)
    I=0π6(3sin(3tπ2))dtI=\int _{0}^{\frac{\pi }{6} }\left(3\sin \left(3t-\frac{\pi }{2} \right)\right) dt équivaut successivement à
    I=[cos(3tπ2)]0π6I=\left[-\cos \left(3t-\frac{\pi }{2} \right)\right]_{0}^{\frac{\pi }{6} }
    I=(cos(3×(π6)π2))(cos(3×0π2))I=\left(-\cos \left(3\times \left(\frac{\pi }{6} \right)-\frac{\pi }{2} \right)\right)-\left(-\cos \left(3\times 0-\frac{\pi }{2} \right)\right)
    Finalement :
    0π6(3sin(3tπ2))dt=1\int _{0}^{\frac{\pi }{6} }\left(3\sin \left(3t-\frac{\pi }{2} \right)\right)dt=-1
    Question 7

    I=01(xex2)dxI=\int _{0}^{1}\left(xe^{x^{2} } \right)dx

    Correction
    Soit : f(x)=xex2f\left(x\right)=xe^{x^{2} }
    On reconnait la forme ueuu'e^{u}
    I=01(xex2)dxI=\int _{0}^{1}\left(xe^{x^{2} } \right)dx équivaut successivement à
    I=[12ex2]01I=\left[\frac{1}{2} e^{x^{2} } \right]_{0}^{1}
    I=(12e1)(12e0)I=\left(\frac{1}{2} e^{1} \right)-\left(\frac{1}{2} e^{0} \right)
    I=12+12eI=-\frac{1}{2} +\frac{1}{2} e
    Finalement :
    01(xex2)dx=12+12e\int _{0}^{1}\left(xe^{x^{2} } \right) dx=-\frac{1}{2} +\frac{1}{2} e
    Question 8

    I=01(2t+1)dtI=\int _{0}^{1}\left(\frac{2}{\sqrt{t+1} } \right) dt

    Correction
    Soit : f(t)=2t+1f\left(t\right)=\frac{2}{\sqrt{t+1} }
    On reconnait la forme uu\frac{u'}{\sqrt{u} }

    I=01(2t+1)dtI=\int _{0}^{1}\left(\frac{2}{\sqrt{t+1} } \right) dt équivaut successivement à
    I=[4t+1]01I=\left[4\sqrt{t+1} \right]_{0}^{1}
    I=(41+1)(40+1)I=\left(4\sqrt{1+1} \right)-\left(4\sqrt{0+1} \right)
    I=424I=4\sqrt{2} -4
    Finalement :
    01(2t+1)dt=424\int _{0}^{1}\left(\frac{2}{\sqrt{t+1} } \right) dt=4\sqrt{2} -4