Primitives

Déterminer les primitives et composée de fonctions de la forme : xu(x)cos(u(x))\red{x\mapsto u'\left(x\right)\cos \left(u\left(x\right)\right)} - Exercice 2

10 min
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Question 1

Déterminer une primitive sur R\mathbb{R} de la fonction ff continue sur R\mathbb{R} et définie par f(x)=4xcos(2x2+5)f\left(x\right)=4x\cos \left(2x^{2}+5\right)

Correction
  • Une primitive de ucos(u){\color{blue}{u'}}\cos \left({\color{red}{u}}\right) est de la forme sin(u)\sin \left({\color{red}{u}}\right)
  • Soit xRx\in \mathbb{R}
    La fonction ff est de la forme ucos(u){\color{blue}{u'}}\cos \left({\color{red}{u}}\right) avec u(x)=2x2+5{\color{red}{u\left(x\right)=2x^{2}+5 }}.
    De plus, u(x)=4x{\color{blue}{u'\left(x\right)=4x}} .
    f(x)=4xcos(2x2+5)f\left(x\right)={\color{blue}{4x}}\cos \left({\color{red}{2x^{2}+5}}\right) s'écrit alors
    f(x)=ucos(u)f\left(x\right)={\color{blue}{u'}}\cos \left({\color{red}{u}}\right)
    Or une primitive de ucos(u){\color{blue}{u'}}\cos \left({\color{red}{u}}\right) est de la forme sin(u)\sin \left({\color{red}{u}}\right)
    Il en résulte donc qu'une primitive de ff sur R\mathbb{R} est :
    F(x)=sin(u)F\left(x\right)=\sin \left({\color{red}{u}}\right)
    Ainsi :
    F(x)=sin(2x2+5)F\left(x\right)=\sin \left({\color{red}{2x^{2}+5}}\right)

    Question 2

    Déterminer une primitive sur R\mathbb{R} de la fonction ff continue sur R\mathbb{R} et définie par f(x)=(3x2+1)cos(x3+x+2)f\left(x\right)=\left(3x^{2}+1\right)\cos \left(x^{3}+x+2\right)

    Correction
  • Une primitive de ucos(u){\color{blue}{u'}}\cos \left({\color{red}{u}}\right) est de la forme sin(u)\sin \left({\color{red}{u}}\right)
  • Soit xRx\in \mathbb{R}
    La fonction ff est de la forme ucos(u){\color{blue}{u'}}\cos \left({\color{red}{u}}\right) avec u(x)=x3+x+2{\color{red}{u\left(x\right)=x^{3}+x+2 }}.
    De plus, u(x)=3x2+1{\color{blue}{u'\left(x\right)=3x^{2}+1}} .
    f(x)=(3x2+1)cos(x3+x+2)f\left(x\right)=\left({\color{blue}{3x^{2}+1}}\right)\cos \left({\color{red}{x^{3}+x+2 }}\right) s'écrit alors
    f(x)=ucos(u)f\left(x\right)={\color{blue}{u'}}\cos \left({\color{red}{u}}\right)
    Or une primitive de ucos(u){\color{blue}{u'}}\cos \left({\color{red}{u}}\right) est de la forme sin(u)\sin \left({\color{red}{u}}\right)
    Il en résulte donc qu'une primitive de ff sur R\mathbb{R} est :
    F(x)=sin(u)F\left(x\right)=\sin \left({\color{red}{u}}\right)
    Ainsi :
    F(x)=sin(x3+x+2)F\left(x\right)=\sin \left({\color{red}{x^{3}+x+2 }}\right)
    Question 3

    Déterminer une primitive sur R\mathbb{R} de la fonction ff continue sur R\mathbb{R} et définie par f(x)=(6x+5)cos(3x2+5x9)f\left(x\right)=\left(6x+5\right)\cos \left(3x^{2}+5x-9\right)

    Correction
  • Une primitive de ucos(u){\color{blue}{u'}}\cos \left({\color{red}{u}}\right) est de la forme sin(u)\sin \left({\color{red}{u}}\right)
  • Soit xRx\in \mathbb{R}
    La fonction ff est de la forme ucos(u){\color{blue}{u'}}\cos \left({\color{red}{u}}\right) avec u(x)=3x2+5x9{\color{red}{u\left(x\right)=3x^{2}+5x-9}}.
    De plus, u(x)=6x+5{\color{blue}{u'\left(x\right)=6x+5}} .
    f(x)=(6x+5)cos(3x2+5x9)f\left(x\right)=\left({\color{blue}{6x+5}}\right)\cos \left({\color{red}{3x^{2}+5x-9 }}\right) s'écrit alors
    f(x)=ucos(u)f\left(x\right)={\color{blue}{u'}}\cos \left({\color{red}{u}}\right)
    Or une primitive de ucos(u){\color{blue}{u'}}\cos \left({\color{red}{u}}\right) est de la forme sin(u)\sin \left({\color{red}{u}}\right)
    Il en résulte donc qu'une primitive de ff sur R\mathbb{R} est :
    F(x)=sin(u)F\left(x\right)=\sin \left({\color{red}{u}}\right)
    Ainsi :
    F(x)=sin(3x2+5x9)F\left(x\right)=\sin \left({\color{red}{3x^{2}+5x-9}}\right)
    Question 4

    Déterminer une primitive sur R\mathbb{R} de la fonction ff continue sur R\mathbb{R} et définie par f(x)=6x2cos(2x37)f\left(x\right)=6x^{2}\cos \left(2x^{3}-7\right)

    Correction
  • Une primitive de ucos(u){\color{blue}{u'}}\cos \left({\color{red}{u}}\right) est de la forme sin(u)\sin \left({\color{red}{u}}\right)
  • Soit xRx\in \mathbb{R}
    La fonction ff est de la forme ucos(u){\color{blue}{u'}}\cos \left({\color{red}{u}}\right) avec u(x)=2x37{\color{red}{u\left(x\right)=2x^{3}-7 }}.
    De plus, u(x)=6x2{\color{blue}{u'\left(x\right)=6x^{2}}} .
    f(x)=6x2cos(2x37)f\left(x\right)={\color{blue}{6x^{2}}}\cos \left({\color{red}{2x^{3}-7}}\right) s'écrit alors
    f(x)=ucos(u)f\left(x\right)={\color{blue}{u'}}\cos \left({\color{red}{u}}\right)
    Or une primitive de ucos(u){\color{blue}{u'}}\cos \left({\color{red}{u}}\right) est de la forme sin(u)\sin \left({\color{red}{u}}\right)
    Il en résulte donc qu'une primitive de ff sur R\mathbb{R} est :
    F(x)=sin(u)F\left(x\right)=\sin \left({\color{red}{u}}\right)
    Ainsi :
    F(x)=sin(2x37)F\left(x\right)=\sin \left({\color{red}{2x^{3}-7}}\right)