Primitives

Déterminer la primitive d'une fonction vérifiant la condition proposée - Exercice 1

15 min
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On suppose que chacune des fonctions est continue sur un intervalle II (que l'on ne cherchera pas à déterminer).
Pour chaque question, déterminer la primitive de la fonction vérifiant la condition proposée.
Question 1

f(x)=2x4f\left(x\right)=2x-4   \;;  \; F(1)=9F\left(1\right)=9

Correction
  • Soit aa une constante ou encore un nombre. Une primitive de aa est axax
  • Une primitive de xx est 12x2\frac{1}{2 }x^{2}
  • Il nous faut commencer par déterminer les primitives de ff. Ainsi :
    F(x)=2×12x24x+cF\left(x\right)=2\times\frac{1}{2}x^{2} -4x+c
    Soit :
    F(x)=x24x+cF\left(x\right)=x^{2} -4x+c
    cc est une constante réelle.
    Maintenant, nous cherchons la primitive vérifiant F(1)=9F\left(1\right)=9. Il vient alors :
    F(1)=9F\left(1\right)=9 équivaut successivement à :
    124×1+c=91^{2} -4\times 1+c=9
    14+c=91-4+c=9
    3+c=9-3+c=9
    c=9+3c=9+3
    c=12c=12
    La primitive de la fonction ff vérifiant la condition F(1)=9F\left(1\right)=9 est alors :
    F(x)=x24x+12F\left(x\right)=x^{2} -4x+12
    Question 2

    f(x)=3x2+6x5f\left(x\right)=3x^{2}+6x-5   \;;  \; F(1)=2F\left(-1\right)=2

    Correction
  • Soit aa une constante ou encore un nombre. Une primitive de aa est axax
  • Une primitive de xx est 12x2\frac{1}{2 }x^{2}
  • Une primitive de xnx^{n} est 1n+1xn+1\frac{1}{n+1 }x^{n+1}
  • Il nous faut commencer par déterminer les primitives de ff. Ainsi :
    F(x)=3×13x3+6×12x25x+cF\left(x\right)=3\times \frac{1}{3} x^{3} +6\times \frac{1}{2} x^{2} -5x+c
    Soit
    F(x)=x3+3x25x+cF\left(x\right)=x^{3} +3x^{2} -5x+c
    cc est une constante réelle.
    Maintenant, nous cherchons la primitive vérifiant F(1)=2F\left(-1\right)=2. Il vient alors :
    F(1)=2F\left(-1\right)=2 équivaut successivement à :
    (1)3+3×(1)25×(1)+c=2\left(-1\right)^{3} +3\times \left(-1\right)^{2} -5\times \left(-1\right)+c=2
    1+3+5+c=2-1+3+5+c=2
    7+c=27+c=2
    c=27c=2-7
    c=5c=-5
    La primitive de la fonction ff vérifiant la condition F(1)=2F\left(-1\right)=2 est alors :
    F(x)=x3+3x25x5F\left(x\right)=x^{3} +3x^{2} -5x-5

    Question 3

    f(x)=4x22x3f\left(x\right)=\frac{4}{x^{2} } -\frac{2}{x^{3} }   \;;  \; F(2)=5F\left(2\right)=5

    Correction
  • Soit n{\color{red}{n}} un entier naturel supérieur ou égale à 22, une primitive de nombrexn\frac{\text{nombre}}{x^{{\color{red}{n}}} } est nombre(n1)xn1\frac{-\text{nombre}}{\left({\color{red}{n}}-1\right)x^{{\color{red}{n}}-1} }
  • Il nous faut commencer par déterminer les primitives de ff.
    Soit f(x)=4x22x3f\left(x\right)=\frac{4}{x^{{\color{red}{2}}} } -\frac{2}{x^{{\color{blue}{3}}} }
    F(x)=4(21)x212(31)x31+cF\left(x\right)=\frac{-4}{\left({\color{red}{2}}-1\right)x^{{\color{red}{2}}-1} }- \frac{-2}{\left({\color{blue}{3}}-1\right)x^{{\color{blue}{3}}-1} } +c
    F(x)=41x1+22x2+cF\left(x\right)=-\frac{4}{1x^{1} } +\frac{2}{2x^{2} }+c
    Ainsi :
    F(x)=4x+1x2+cF\left(x\right)=-\frac{4}{x } +\frac{1}{x^{2} }+c
    cc est une constante réelle.
    Maintenant, nous cherchons la primitive vérifiant F(2)=5F\left(2\right)=5. Il vient alors :
    F(2)=5F\left(2\right)=5 équivaut successivement à :
    42+122+c=5-\frac{4}{2} +\frac{1}{2^{2} } +c=5
    2+14+c=5-2+\frac{1}{4} +c=5
    84+14+c=5-\frac{8}{4} +\frac{1}{4} +c=5
    74+c=5-\frac{7}{4} +c=5
    c=5+74c=5+\frac{7}{4}
    c=204+74c=\frac{20}{4} +\frac{7}{4}
    c=274c=\frac{27}{4}
    La primitive de la fonction ff vérifiant la condition F(2)=5F\left(2\right)=5 est alors :
    F(x)=4x+1x2+274F\left(x\right)=-\frac{4}{x } +\frac{1}{x^{2} }+\frac{27}{4}

    Question 4

    f(x)=4x8xf\left(x\right)=\frac{4}{\sqrt{x }}-\frac{8}{x }   \;;  \; F(1)=2F\left(1\right)=2

    Correction
  • Une primitive de 1x\frac{1}{x} est ln(x). \ln(x).
  • Une primitive de 1x\frac{1}{\sqrt{x}} est 2  x2\;\sqrt{x}
  • Il nous faut commencer par déterminer les primitives de ff.
    Soit f(x)=4x8xf\left(x\right)=\frac{4}{\sqrt{x }}-\frac{8}{x } , on a alors :
    f(x)=4×1x8×1xf(x)=4\times{\color{red}\frac{1}{\sqrt{x}}}-8\times{\color{blue}\frac{1}{x}}
    F(x)=4×2x8×ln(x)+cF\left(x\right)=4\times{2\sqrt{x}}-8\times{\ln(x)} +c
    F(x)=8×x8ln(x)+cF\left(x\right)=8\times{\sqrt{x}}-8\ln{(x)} +c
    Ainsi :
    F(x)=8x8ln(x)+cF\left(x\right)=8{\sqrt{x}}-8\ln{(x)} +c
    cc est une constante réelle.
    Maintenant, nous cherchons la primitive vérifiant F(1)=2F\left(1\right)=2. Il vient alors :
    F(1)=2F\left(1\right)=2 équivaut successivement à :
    818ln(1)+c=28\sqrt{1} -8\ln \left(1\right)+c=2
    8×18×0+c=28\times 1-8\times 0+c=2
    8+c=28+c=2
    c=28c=2-8
    Ainsi : c=6c=-6
    La primitive de la fonction ff vérifiant la condition F(1)=2F\left(1\right)=2 est alors :
    F(x)=8x8ln(x)6F\left(x\right)=8{\sqrt{x}}-8\ln{(x)} -6

    Question 5

    f(x)=4e2x+3e6xf\left(x\right)=4e^{2x} +3e^{6x}   \;;  \; F(0)=3F\left(0\right)=-3

    Correction
  • Une primitive de nombre×eax\text{nombre}\times e^{{\color{red}{a}}x} est nombrea×eax\frac{\text{nombre}}{{\color{red}{a}}}\times e^{{\color{red}{a}}x}
  • Il nous faut commencer par déterminer les primitives de ff.
    Soit f(x)=4e2x+3e6xf\left(x\right)=4e^{{\color{red}{2}}x} +3e^{{\color{blue}{6}}x} ainsi :
    F(x)=42e2x+36e6x+cF\left(x\right)=\frac{4}{{\color{red}{{\color{red}{2}}}}} e^{{\color{red}{2}}x} +\frac{3}{{\color{blue}{6}}} e^{{\color{blue}{6}}x} +c
    Finalement :
    F(x)=2e2x+12e6x+cF\left(x\right)=2e^{2x} +\frac{1}{2} e^{6x} +c
    cc est une constante réelle.
    Maintenant, nous cherchons la primitive vérifiant F(0)=3F\left(0\right)=-3. Il vient alors :
    F(0)=3F\left(0\right)=-3 équivaut successivement à :
    2e2×0+12e6×0+c=32e^{2\times 0} +\frac{1}{2} e^{6\times 0} +c=-3
    2e0+12e0+c=32e^{0} +\frac{1}{2} e^{0} +c=-3
    2×1+12×1+c=32\times 1+\frac{1}{2} \times 1+c=-3
    2+12+c=32+\frac{1}{2} +c=-3
    42+12+c=3\frac{4}{2} +\frac{1}{2} +c=-3
    52+c=3\frac{5}{2} +c=-3
    c=352c=-3-\frac{5}{2}
    c=6252c=-\frac{6}{2} -\frac{5}{2}
    c=112c=-\frac{11}{2}
    La primitive de la fonction ff vérifiant la condition F(0)=3F\left(0\right)=-3 est alors :
    F(x)=2e2x+12e6x112F\left(x\right)=2e^{2x} +\frac{1}{2} e^{6x} -\frac{11}{2}