Intégration

Baccalauréat STI2D & STL/SPCL Métropole-La Réunion Juin 2021 - Exercice 1

15 min
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Soit ff la fonction définie sur R\mathbb{R} par f(x)=(x2+5x+4)exf\left(x\right)=\left(x^{2} +5x+4\right)e^{x}
Soit FF la fonction définie sur R\mathbb{R} par F(x)=(x2+3x+1)exF\left(x\right)=\left(x^{2} +3x+1\right)e^{x}
Question 1

Montrer que, pour tout xx appartenant à R\mathbb{R}, F(x)=f(x)F'\left(x\right)=f\left(x\right) .
Que peut-on en déduire?

Correction
Soit xRx\in \mathbb{R}
  • (ex)=ex\left(e^{x} \right)^{'} =e^{x}
  • Nous allons dériver F(x)=(x2+3x+1)exF\left(x\right)=\left(x^{2} +3x+1\right)e^{x}
    Ici on reconnaît la forme (uv)=uv+uv\left(uv\right)'=u'v+uv' avec u(x)=x2+3x+1u\left(x\right)=x^{2} +3x+1 et v(x)=exv\left(x\right)=e^{x} .
    Ainsi u(x)=2x+3u'\left(x\right)=2x+3 et v(x)=exv'\left(x\right)=e^{x} .
    Il vient alors que :
    F(x)=(2x+3)×ex+(x2+3x+1)×exF'\left(x\right)=\left(2x+3\right)\times e^{x} +\left(x^{2} +3x+1\right)\times e^{x} .   \; Nous allons factoriser par exe^{x} .
    F(x)=(2x+3+x2+3x+1)×exF'\left(x\right)=\left(2x+3+x^{2} +3x+1\right)\times e^{x}
    F(x)=(x2+5x+4)exF'\left(x\right)=\left(x^{2} +5x+4\right)e^{x}
    Nous avons donc bien :
    F(x)=f(x)F'\left(x\right)=f\left(x\right)

    Donc la fonction FF est une primitive de la fonction ff sur R\mathbb{R}.
    Question 2

    Calculer I=01f(x)dxI=\int _{0}^{1}f\left(x\right)dx .

    Correction
    D'après la question précédente, la fonction FF est une primitive de la fonction ff sur R\mathbb{R}.
    I=01f(x)dxI=\int _{0}^{1}f\left(x\right)dx équivaut successivement à :
    I=[(x2+3x+1)ex]01I=\left[\left(x^{2} +3x+1\right)e^{x} \right]_{0}^{1}
    I=F(1)F(0)I=F\left(1\right)-F\left(0\right)
    I=(12+3×1+1)e1(02+3×0+1)e0I=\left(1^{2} +3\times 1+1\right)e^{1} -\left(0^{2} +3\times 0+1\right)e^{0}
    Ainsi :
    I=5e1I=5e-1