Primitives et calcul intégral

Calculs d'intégrales - Exercice 3

10 min
20
On considère la fonction ff continue sur ]0;+[\left]0;+\infty \right[ définie par f(x)=ln(x)f\left(x\right)=\ln \left(x\right)
Question 1

Soit FF la fonction sur ]0;+[\left]0;+\infty \right[ définie par F(x)=xln(x)x+1F\left(x\right)=x\ln \left(x\right)-x+1.
Montrer que FF est une primitive de la fonction ff.

Correction
On reconnait la forme : (uv)=uv+uv\left(uv\right)'=u'v+uv' avec u(x)=xu\left(x\right)=x et v(x)=ln(x)v\left(x\right)=\ln \left(x\right). On note w(x)=x+1w\left(x\right)=-x+1
Ainsi : u(x)=1u'\left(x\right)=1 et v(x)=1xv'\left(x\right)=\frac{1}{x} , enfin w(x)=1w'\left(x\right)=-1
Il vient alors que :
F(x)=ln(x)+x×1x1F'\left(x\right)=\ln \left(x\right)+x\times \frac{1}{x} -1
Ainsi : F(x)=ln(x)F'\left(x\right)=\ln \left(x\right)
On remarque que :
F(x)=f(x)F'\left(x\right)=f\left(x\right)

Cela signifie qu'une primitive de ff est la fonction FF.
Question 2

Calculer ensuite I=12(f(x))dxI=\int _{1}^{2}\left(f\left(x\right)\right) dx

Correction
I=12(f(x))dxI=\int _{1}^{2}\left(f\left(x\right)\right) dx équivaut successivement à :
I=F(2)F(1)I=F\left(2\right)-F\left(1\right)
I=(2ln(2)2+1)(ln(1)1+1)I=\left(2\ln \left(2\right)-2+1\right)-\left(\ln \left(1\right)-1+1\right)
I=2ln(2)1I=2\ln \left(2\right)-1
Finalement :
12(f(x))dx=2ln(2)1\int _{1}^{2}\left(f\left(x\right)\right) dx=2\ln \left(2\right)-1