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Intégration
Baccalauréat STI2D & STL/SPCL Métropole-La Réunion Juin 2021 - Exercice 1
15 min
30
Soit
f
f
f
la fonction définie sur
R
\mathbb{R}
R
par
f
(
x
)
=
(
x
2
+
5
x
+
4
)
e
x
f\left(x\right)=\left(x^{2} +5x+4\right)e^{x}
f
(
x
)
=
(
x
2
+
5
x
+
4
)
e
x
Soit
F
F
F
la fonction définie sur
R
\mathbb{R}
R
par
F
(
x
)
=
(
x
2
+
3
x
+
1
)
e
x
F\left(x\right)=\left(x^{2} +3x+1\right)e^{x}
F
(
x
)
=
(
x
2
+
3
x
+
1
)
e
x
Question 1
Montrer que, pour tout
x
x
x
appartenant à
R
\mathbb{R}
R
,
F
′
(
x
)
=
f
(
x
)
F'\left(x\right)=f\left(x\right)
F
′
(
x
)
=
f
(
x
)
.
Que peut-on en déduire?
Correction
Soit
x
∈
R
x\in \mathbb{R}
x
∈
R
(
e
x
)
′
=
e
x
\left(e^{x} \right)^{'} =e^{x}
(
e
x
)
′
=
e
x
Nous allons dériver
F
(
x
)
=
(
x
2
+
3
x
+
1
)
e
x
F\left(x\right)=\left(x^{2} +3x+1\right)e^{x}
F
(
x
)
=
(
x
2
+
3
x
+
1
)
e
x
Ici on reconnaît la forme
(
u
v
)
′
=
u
′
v
+
u
v
′
\left(uv\right)'=u'v+uv'
(
uv
)
′
=
u
′
v
+
u
v
′
avec
u
(
x
)
=
x
2
+
3
x
+
1
u\left(x\right)=x^{2} +3x+1
u
(
x
)
=
x
2
+
3
x
+
1
et
v
(
x
)
=
e
x
v\left(x\right)=e^{x}
v
(
x
)
=
e
x
.
Ainsi
u
′
(
x
)
=
2
x
+
3
u'\left(x\right)=2x+3
u
′
(
x
)
=
2
x
+
3
et
v
′
(
x
)
=
e
x
v'\left(x\right)=e^{x}
v
′
(
x
)
=
e
x
.
Il vient alors que :
F
′
(
x
)
=
(
2
x
+
3
)
×
e
x
+
(
x
2
+
3
x
+
1
)
×
e
x
F'\left(x\right)=\left(2x+3\right)\times e^{x} +\left(x^{2} +3x+1\right)\times e^{x}
F
′
(
x
)
=
(
2
x
+
3
)
×
e
x
+
(
x
2
+
3
x
+
1
)
×
e
x
.
\;
Nous allons factoriser par
e
x
e^{x}
e
x
.
F
′
(
x
)
=
(
2
x
+
3
+
x
2
+
3
x
+
1
)
×
e
x
F'\left(x\right)=\left(2x+3+x^{2} +3x+1\right)\times e^{x}
F
′
(
x
)
=
(
2
x
+
3
+
x
2
+
3
x
+
1
)
×
e
x
F
′
(
x
)
=
(
x
2
+
5
x
+
4
)
e
x
F'\left(x\right)=\left(x^{2} +5x+4\right)e^{x}
F
′
(
x
)
=
(
x
2
+
5
x
+
4
)
e
x
Nous avons donc bien :
F
′
(
x
)
=
f
(
x
)
F'\left(x\right)=f\left(x\right)
F
′
(
x
)
=
f
(
x
)
Donc la fonction
F
F
F
est une primitive de la fonction
f
f
f
sur
R
\mathbb{R}
R
.
Question 2
Calculer
I
=
∫
0
1
f
(
x
)
d
x
I=\int _{0}^{1}f\left(x\right)dx
I
=
∫
0
1
f
(
x
)
d
x
.
Correction
D'après la question précédente, la fonction
F
F
F
est une primitive de la fonction
f
f
f
sur
R
\mathbb{R}
R
.
I
=
∫
0
1
f
(
x
)
d
x
I=\int _{0}^{1}f\left(x\right)dx
I
=
∫
0
1
f
(
x
)
d
x
équivaut successivement à :
I
=
[
(
x
2
+
3
x
+
1
)
e
x
]
0
1
I=\left[\left(x^{2} +3x+1\right)e^{x} \right]_{0}^{1}
I
=
[
(
x
2
+
3
x
+
1
)
e
x
]
0
1
I
=
F
(
1
)
−
F
(
0
)
I=F\left(1\right)-F\left(0\right)
I
=
F
(
1
)
−
F
(
0
)
I
=
(
1
2
+
3
×
1
+
1
)
e
1
−
(
0
2
+
3
×
0
+
1
)
e
0
I=\left(1^{2} +3\times 1+1\right)e^{1} -\left(0^{2} +3\times 0+1\right)e^{0}
I
=
(
1
2
+
3
×
1
+
1
)
e
1
−
(
0
2
+
3
×
0
+
1
)
e
0
Ainsi :
I
=
5
e
−
1
I=5e-1
I
=
5
e
−
1