Dans cet exercice, vous devez intégrer selon la méthode du changement de variable.
Question 1
Calculer les intégrales suivantes :
I1=∫141+x1dx en posant t=1+x
Correction
On cherche à calculer l'intégrale I4 suivante : I1=∫141+x1dx On pose alors : t=1+x⟹t−1=x⟹x=(t−1)2 On a alors pour les bornes d'intégration : ⎩⎨⎧xx==41⟹⎩⎨⎧tt==1+41+1==32 Puis, la fonction La fonction φ:t⟶(t−1)2 est une bijection de [1;+∞[ sur R+. De plus, sur l'intervalle[1;+∞[, cette fonction est dérivable, et sa dérivée qui vaut φ′(t)=2×(t−1), y est continue. On a alors : x=(t−1)2⟹dtdx=dtd((t−1)2)⟺dtdx=2×(t−1)⟺dx=2×(t−1)dt De fait, on peut écrire que : I1=∫141+x1dx=∫23t1×2×(t−1)dt=2∫23tt−1dt=2∫23(1−t1)dt L'intégration est alors directe, et on a : I1=2×[t−ln(∣t∣)]23 Soit : I1=2×(3−ln(∣3∣)−2+ln(∣2∣)) Comme 3 et 2 sont deux nombre entiers naturels, strictement positifs, on peut écrire que : I1=2×(3−ln(3)−2+ln(2))⟺I1=2×(1+ln(2)−ln(3)) Finalement on trouve que : I1=∫141+x1dx=2×(1+ln(32))u.a. On peut également écrire que : I1=∫141+x1dx=ln(94e2)u.a.
Question 2
Déterminer l'expression f(x) suivante : f(x)=∫e2xtln(t)ln(ln(t))1dt. Vous pouvez agrémenter votre réflexion autour d'un changement de variable u=ln(t).
Correction
On a : f(x)=∫e2xtln(t)ln(ln(t))1dt Effectuons le changement de variable u=ln(t). Dans ce cas, on a : dtdu=dtdln(t)⟺dtdu=t1⟺dt=tdu Et on a les bornes suivantes : t=e2⟹ln(t)=ln(e2)⟹u=2 mais aussi : t=x⟹ln(t)=ln(x)⟹u=ln(x) Ce qui nous donne : f(x)=∫2ln(x)tuln(u)1tdu⟹f(x)=∫2ln(x)uln(u)1du Ceci va encore s'écrire comme : f(x)=∫2ln(x)ln(u)u1du En intégrant, on obtient : f(x)=[ln(ln(u))]2ln(x)⟺f(x)=ln(ln(ln(x)))−ln(ln(2)) Finalement, on trouve que : f(x)=ln(ln(2)ln(ln(x)))