Enoncé: Calculer les intégrales I, J, K.
Enoncés des exercices
TECHNIQUES ET METHODES
Calcul intégral.
1)
2) 3
cos sinJ x ...
Vulgarisation
Pour comprendre
Primitives et calcul intégral
Le calcul intégral
x
y
A
fC
L’aire du domaine du plan compris ...
2
2 3
3 5
x
x x
−
− +
2
3 5x x− +
1 , 0 0 8I −≃
2 5 3I  = − − 
2 3 5I  = − 
2 2
2 1 3 5 0 0 5I  = − + − − +
 
...
Technique et méthode : Comment déterminer la primitive de f sur I :
Remarque: u ne s’annule pas sur R et est
strictement p...
( ) ( )
4 41
1 1
4
J  = − − − −
 
( )4 41
cos cos
4
J π π = − − − 
41
c o s
4
J x
π
π−
 = −  
41
co s
4
J x
π
...
Technique et méthode : Comment déterminer la primitive de f sur I
:
3
( ) cos sinf x x x=
Voici une solution :
Ici, il s’a...
« TECHNIQUES ET METHODES »
calcul intégral
Enoncé: Calculer l’intégrale de la fonction proposée:
3)
3
21
10 3
5 3 8
x
K dx...
u est dérivable et ne s’annule pas sur .
Car est strictement négatif
= 9 - 160 = -151, donc u toujours
du signe de a, donc...
Notons tout d’abord que pour tout x
de [1;4] , ( 3 / x 2 ) est positif et la fonction
exponentielle étant positive, la fon...
3
( )
4
u
F u e k
−
= +
3
( ) '
4
u
F u u e= − ∫
( ) 2
3 3
'
4
u x
x
−
=
Technique et méthode : Comment déterminer la prim...
Prochain SlideShare
Chargement dans…5
×

Techniques et-methodes-calcul-integral-mr-anis-ben-ali

905 vues

Publié le

0 commentaire
1 j’aime
Statistiques
Remarques
  • Soyez le premier à commenter

Aucun téléchargement
Vues
Nombre de vues
905
Sur SlideShare
0
Issues des intégrations
0
Intégrations
2
Actions
Partages
0
Téléchargements
46
Commentaires
0
J’aime
1
Intégrations 0
Aucune incorporation

Aucune remarque pour cette diapositive

Techniques et-methodes-calcul-integral-mr-anis-ben-ali

  1. 1. Enoncé: Calculer les intégrales I, J, K. Enoncés des exercices TECHNIQUES ET METHODES Calcul intégral. 1) 2) 3 cos sinJ x xdx π π− = ∫ 3) 3 21 10 3 5 3 8 x K dx x x − = − +∫ 4) 1 20 2 3 3 5 x I dx x x − = − + ∫ Soit f la fonction: (L’unité graphique est 2 cm) Déterminer l’aire ( L ) du domaine du plan compris entre la courbe Cf , l’axe des abscisses et les droites d’équations x = 1 et x = 4. 4 2 3 : x f x e x       → × Calcul intégral Énoncés des exercices de 1 à 4 ANIS BEN ALI 2013-2014 4 ANNEE SECONDAIRE ANIS BEN ALI CALCUL INTEGRAL
  2. 2. Vulgarisation Pour comprendre Primitives et calcul intégral Le calcul intégral x y A fC L’aire du domaine du plan compris entre la courbe (Cf) représentative de f, l’axe des abscisses, et les droites d’équations x = a et x = b, s’écrit : ( ) ( )A F b F a= − F étant une primitive de f sur l’intervalle considéré, le chapitre consacré à la recherche d’une ( ou des) primitive(s) F de f permet de passer de 1 à 2. 1 2 En unité d’aire (si on cherche une aire). Exemple: Si l’unité graphique est 2 cm sur l’axe des abscisses et 3 cm sur l’axe des ordonnées , l’unité d’aire est 6 cm2, par conséquent: ( ) ( ) 2 6A F b F a cm= − ×   Se lit: « L’aire est égale à l’intégrale de f(x) dx entre les bornes a et b » (dx étant la notation infinitésimale) L’aire est égale à la primitive F de f prise entre les bornes a et b. ( a et b appartenant à I l’intervalle considéré sur lequel f doit être continue) L’aire du domaine du plan est égale à la primitive de la borne supérieure moins la primitive de la borne inférieure ». Les techniques de recherches de primitives F de f , nous permettrons de poursuivre le calcul intégral et déterminer ainsi l’aire d’un domaine du plan compris entre la courbe représentative de f, l’axe des abscisses et les droites d’équation x = a et x = b (par exemple). a b ( ) b a A f x dx= ∫ ( ) b a A F x=   ANIS BEN ALI 2013-2014 4 ANNEE SECONDAIRE ANIS BEN ALI CALCUL INTEGRAL
  3. 3. 2 2 3 3 5 x x x − − + 2 3 5x x− + 1 , 0 0 8I −≃ 2 5 3I  = − −  2 3 5I  = −  2 2 2 1 3 5 0 0 5I  = − + − − +   2 2 3 3 5 x x x x − → − + 1 20 2 3 3 5 x I dx x x − = − + ∫ Enoncés: Calculer les intégrales I, J, K. 16/ Calcul d’aire. 4 2 3 : x f x e x       → × 3 0 cos sinJ x xdx π = ∫ 3 21 10 3 5 3 8 x K dx x x − = − +∫ 1 20 2 3 3 5 x I dx x x − = − + ∫ « TECHNIQUES ET METHODES » Calcul intégral 1) 3) 4) 2) Voici une solution : 1) Une primitive de Utilisons la propriété du cours: 2 : 2 3 5F x x x→ − + 11 2 20 0 2 3 2 3 5 3 5 x I dx x x x x −  = = − +  − + ∫ 1 2 0 2 3 5I x x = − +   Remarque: Cette intégrale est négative. Rappel du cours: « L’intégrale d’une fonction négative est négative » sur ]0;1[ , ( 2x -3 ) est négatif et est positif, donc le quotient: est négatif, et l’intégrale d’une fonction négative est négative, ce qui confirme le signe du résultat. Soit f la fonction: Déterminer l’aire ( L ) comprise entre la courbe Cf , l’axe des abscisses et les droites d’équations x = 1 et x = 4. à 10 -3 près est la fonction F définie comme suit ( voir détail de la recherche de primitive page suivante ) se lit: « Primitive de la borne supérieure moins primitive de la borne inférieure » ( ) ( ) ( ) ( ) b b aa f x dx F x F b F a= = −  ∫ ANIS BEN ALI 2013-2014 4 ANNEE SECONDAIRE ANIS BEN ALI CALCUL INTEGRAL
  4. 4. Technique et méthode : Comment déterminer la primitive de f sur I : Remarque: u ne s’annule pas sur R et est strictement positif car =9 - 28= -19, donc u du signe de a, donc positif . Technique & Méthode: Changeons de variable, passons de la variable x à la variable u, f devient comme ci contre, et nous désirons un schéma de la forme ci contre, Alors utilisons les propriétés suivantes: 2 2 3 ( ) 3 5 x f x x x − = − + I = ℝ Voici une solution : En remarquant que le numérateur est la dérivée du polynôme se trouvant sous la racine du dénominateur : Posons : 2 ( ) 3 5u x x x= − + ( ) 1 'n n x nx − = ' ( ) u f u u = 1 2 u u= 1 2 1 2 ' ( ) ' u f u u u u − = = 1 n n a a − = Cette transformation a pour but de « mettre f sous la forme de notre schéma général d’intégration » noté ci dessous. Puis intégrons ( passage de A à B): 1 2 ( ) 2 2F u u k u k= × + = + Puis en revenant à la variable x, les primitives F de f sur R sont : 2 ( ) 2 3 5F x x x k= − + + A B A B L’expression de f avec la variable u sous la forme souhaitée est: ' 2 u u k u = +∫ Vous pouvez toujours retenir la formule ci contre, mais dans un souci d’économie de mémorisation et aussi de gestion des calculs, il est bien de retenir la manière de procéder précédente. TECHNIQUES ET METHODES Techniques de recherches de primitives 2 2 3 ( ) 3 5 x f x x x − = − + ∆ '( ) 2 3u x x= − 1 ' 1 n n u u u k n + × = + +∫ 1 2 ( ) 'f u u u − = 1 ' 1 n n u u u k n + × = + +∫ 1 2 ( ) ( ) 'F u f u du u u− = =∫ ∫ ( ) 1 1 1 22 1 1 21 2 u u F u k k − + = + = + − + ANIS BEN ALI 2013-2014 4 ANNEE SECONDAIRE ANIS BEN ALI CALCUL INTEGRAL
  5. 5. ( ) ( ) 4 41 1 1 4 J  = − − − −   ( )4 41 cos cos 4 J π π = − − −  41 c o s 4 J x π π−  = −   41 co s 4 J x π π−   = −   3 cos sinJ x xdx π π− = ∫ 41 : cos 4 F x x→ − 3 cos sinx x x→ 3 cos sinJ x xdx π π− = ∫ Enoncés: Calculer l’intégrale de la fonction proposée: 3 cos sinJ x xdx π π− = ∫ « TECHNIQUES ET METHODES » calcul intégral 2) Voici une solution : 2) Une primitive de la fonction : est la fonction F définie comme suit ( voir technique de recherche de primitive page suivante ) Utilisons la propriété du cours: Puis: Une puissance paire étant toujours positive: ( -1 )4 = 1 Remarque et rappel de cours: Si une fonction f est continue et impaire sur un intervalle I, symétrique par rapport à zéro, alors pour tout a de I : Ici, étudions la parité de f: La fonction cosinus étant paire, cosx = cos(-x) la fonction sinus étant impaire sin(-x)= - sin x D’où: Par conséquent f étant impaire et les bornes d’intégration étant symétriques par rapport à zéro, il est bienvenu d’appliquer directement la propriété du cours, et par conséquent de se passer, dans le cas présent, de tout calcul: [ ] 1 1 1 1 0 4 4 J = − − = − × 0J = ( ) 0 a a f t dt − =∫ ( ) 3 cos sinf x x x= ( ) ( ) ( )3 cos sinf x x x− = − − ( )sin sinx x− = − ( )cos cosx x= − ( ) ( ) ( ) 3 3 cos cos sin f x x sinx f x x x − = × − − = − ( )( )f x f x− = − 0J = ( ) ( ) ( ) ( ) b b aa f x dx F x F b F a= = −  ∫ ( ) ( ) ( ) b a F x F b F a= −   ANIS BEN ALI 2013-2014 4 ANNEE SECONDAIRE ANIS BEN ALI CALCUL INTEGRAL
  6. 6. Technique et méthode : Comment déterminer la primitive de f sur I : 3 ( ) cos sinf x x x= Voici une solution : Ici, il s’agit d’une fonction trigonométrique, mais attention le schéma d’intégration à utiliser est le schéma « puissance » suivant: 1 ' 1 n n u u u k n + × = + +∫ Posons : ( ) cosu x x= sin cos− sin− cos d d x Rappel sur les dérivées de fonctions trigonométriques: u est dérivable Sur , et : Il s’agit d’un moyen mnémotechnique pour retrouver les schémas des dérivées de fonctions trigonométriques: La dérivée d’un sinus donne un cosinus, on tourne d’un quart de tour dans le sens anti- trigonométrique pour dériver (sens horaire) . Ainsi, la dérivée d’un cosinus donne un (-sinus), et ainsi de suite. L’expression de f en fonction de la variable u est: On reconnaît le schéma d’intégration général en (un). Ou encore: Déterminons la primitive F de f: 3 ( ) ( ) 'F u f u du u u= = −∫ ∫ ( ) ( )k f x dx k f x dx× =∫ ∫ Utilisons le schéma d’intégration de (un) : Puis en revenant à la variable x, les primitives F de f sur sont: 41 ( ) cos 4 F x x k − = + '( ) sinu x x= − Par linéarité: I = ℝ TECHNIQUES ET METHODES Techniques de recherches de primitives 3 1 41 ( ) 3 1 4 u F u k u k + − = − + = + + ℝ '( ) sinu x x− = ℝ ( )3 ( ) 'f u u u= −3 ( ) cos sinf x x x= 3 ( ) 'f u u u= − 3 ( ) 'F u u u= − ∫ 1 ' 1 n n u u u k n + × = + +∫ ANIS BEN ALI 2013-2014 4 ANNEE SECONDAIRE ANIS BEN ALI CALCUL INTEGRAL
  7. 7. « TECHNIQUES ET METHODES » calcul intégral Enoncé: Calculer l’intégrale de la fonction proposée: 3) 3 21 10 3 5 3 8 x K dx x x − = − +∫ Voici une solution : 3) 3 21 10 3 5 3 8 x K dx x x − = − +∫ 2 10 3 5 3 8 x x x x − → − + ( )2 : 5 3 8F x ln x x→ − + Utilisons la propriété du cours: 3 21 10 3 5 3 8 x K dx x x − = − +∫ Puis: ( ) ( )2 5 3 3 3 8 5 3 8K ln ln = × − × + − − +  ( ) ( )45 9 8 10K ln ln= − + −   [ ]44 10K ln ln= − ( )ln ln lnab a b= + Utilisons les propriétés: 2 2 ln 5 K   =     1, 48K ≃ Rédaction copie: Enoncé: Calculer l’intégrale suivante: 3 21 10 3 5 3 8 x K dx x x − = − +∫ 2 ( ) 5 3 8u x x x= − + '( ) 1 0 3u x x= − ' ( ) u f u u = ' ( ) ( ) u F u f u du ln u u = = =∫ ∫ ( )2 ( ) 5 3 8F x l n x x= − + et: ( ) 3 2 1 5 3 8K ln x x = − +  ( ) ( )45 9 8 10K ln ln= − + −   [ ] 4 4 4 4 1 0 ln 1 0 K ln ln   = − =     22 ln 5 K   =     u est dérivable et ne s’annule pas sur . Posons : à 10 -2 près. Une primitive de la fonction : est la fonction F définie comme suit ( voir technique de recherche de primitive page suivante ) 'u ln u u =∫ ( ) ( ) ( ) ( ) b b aa f x dx F x F b F a= = −  ∫ ( ) 3 2 1 5 3 8K ln x x = − +  ( ) ( ) ( ) b a F x F b F a= −   ( )4 11 10K ln ln= × −   2 2 ln 11 10K ln ln= + − 2 2 ln11 10K ln ln= + − ln lnx xα α= Est une autre écriture ℝ 2 2 ln 11 10K ln ln= + − Ou bien :    ANIS BEN ALI 2013-2014 4 ANNEE SECONDAIRE ANIS BEN ALI CALCUL INTEGRAL
  8. 8. u est dérivable et ne s’annule pas sur . Car est strictement négatif = 9 - 160 = -151, donc u toujours du signe de a, donc positif . Technique et méthode : Comment déterminer la primitive de f sur I Voici une solution : 2 10 3 ( ) 5 3 8 x f x x x − = − + I = ℝ En remarquant que le numérateur est la dérivée du dénominateur : Technique & Méthode: Changement de variable Posons : '( ) 10 3u x x= − Dérivons u: ( ) 1 'n n x nx − = Changeons de variable, passons de la variable x à la variable u. f fonction de la variable u devient: ' ( ) u f u u = Schéma d’intégration en ln Ici, nous sommes en présence du schéma d’intégration en « ln » : 2 ( ) 5 3 8F x ln x x k= − + + Or on a vu que (5x2-3x+8) est toujours strictement positif sur R , par conséquent les primitives F de f sont : ( )2 ( ) 5 3 8F x ln x x k= − + + Intégrons: Puis en revenant à la variable x, les primitives F de f sur R, sont : ( Remarque: La fonction Ln est définie pour tout u strictement positif ). TECHNIQUES ET METHODES Techniques de recherches de primitives ∆ ∆ ℝ ' ( ) ( ) u F u f u du ln u k u = = = +∫ ∫ ' ( ) u f u u = 'u ln u k u = +∫2 10 3 ( ) 5 3 8 x f x x x − = − + 2 ( ) 5 3 8u x x x= − + ( )F u ln u k= + ANIS BEN ALI 2013-2014 4 ANNEE SECONDAIRE ANIS BEN ALI CALCUL INTEGRAL
  9. 9. Notons tout d’abord que pour tout x de [1;4] , ( 3 / x 2 ) est positif et la fonction exponentielle étant positive, la fonction f est positive sur [1;4]. Remarque: Une étude plus approfondie de f nous permettrait de prouver qu’elle est décroissante sur cet intervalle. ( la dérivée de f étant négative sur cet intervalle). La calculatrice donne le graphique ci dessus. « TECHNIQUES ET METHODES » calcul intégral Soit f la fonction: L’unité graphique est 2 cm Déterminer l’aire ( L ) comprise entre la courbe Cf , l’axe des abscisses et les droites d’équations x = 1 et x = 4. Enoncé: 4) Voici une solution : 2 2 2cm× Une primitive de : 4 2 3 : x f x e x       → × 4 3 : 4 x F x e       → − × Sur [ 1; 4] est la fonction F, définie par: ( voir technique de recherche de primitive page suivante ) Utilisons la propriété du cours: 4 4 21 3 x L e d x x       = ×∫ 4 4 1 3 4 x L e        − = ×     L’unité d’aire est: 4 4 4 13 4 L e e              − = −     43 4 L e e = −  La calculatrice donne: .u a 4 2 3 : x f x e x       → × L’aire du domaine du plan compris entre la courbe représentative de f l ’axe des abscisses et les droites d’équations x = 1 et x = 4 est : 1x = 4x = fC La fonction f étant définie et dérivable sur [1;4] elle est donc continue et par conséquent intégrable sur cet intervalle. Remarque: Il est pratique de mettre en facteur le coefficient (-3/4), pour aérer les calculs. ( )4 33 4 3 1 4 L e e e e = × − = −  2 c m 2 155, 64L cm≃ à 10 -2 cm2 près. x y ( ) ( ) ( ) ( ) b b aa f x dx F x F b F a= = −  ∫ ANIS BEN ALI 2013-2014 4 ANNEE SECONDAIRE ANIS BEN ALI CALCUL INTEGRAL
  10. 10. 3 ( ) 4 u F u e k − = + 3 ( ) ' 4 u F u u e= − ∫ ( ) 2 3 3 ' 4 u x x − = Technique et méthode : Comment déterminer la primitive de f sur I Voici une solution : 4 2 3 ( ) x f x e x       = × ] [0 ;I = + ∞ Le schéma d’intégration en exponentielle étant le suivant: On désire obtenir une expression de la forme (u’e u). Remarquons que la dérivée de (4 / x) ressemble à (3 / x 2). Technique & Méthode: Posons : Dérivons u: ( ) 1 'n n x nx − = 1 ( ) 4u x x− = 2 '( ) 4u x x− = − Ou bien directement en utilisant la dérivée de ( 1 / x ): ' 2 1 1 x x −  =    2 4 '( )u x x − = ' 2 2 1 1 4 4 4 x x x − −    = × =        u est dérivable sur + *. Pour retrouver (3/x2), multiplions u’(x) par (-3), et divisons par (4), l’équation devient: 2 4 '( )u x x = − 2 3 4 3 '( ) 4 4 u x x − − −  = ×    Soit: L’expression de f avec la variable u est: Par linéarité de l’intégrale: Intégrons les deux membres de l’équation: Utilisons le schéma d’intégration en exponentielle: Puis en revenant à la variable x, les primitives F de f sur + *. sont: 4 3 ( ) 4 x F x e k       = − × + ( ) ( )k f x dx k f x dx× =∫ ∫ TECHNIQUES ET METHODES Techniques de recherches de primitives ℝ ℝ 4 2 3 ( ) x f x e x       = × ' u u u e e k= +∫ 3 ( ) ' 4 u f u u e= − × 3 ( ) ( ) ' 4 u F u f u du u e= = − ×∫ ∫ 4 ( )u x x = ' u u u e e k= +∫ ANIS BEN ALI 2013-2014 4 ANNEE SECONDAIRE ANIS BEN ALI CALCUL INTEGRAL

×