Reconnaître une dérivée composée pour trouver une primitive

À propos de cette leçon

Terminale, spécialité › Primitives et équations différentielles

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Reconnaître une dérivée composée pour trouver une primitive

Primitives et équations différentielles. primitive, équation différentielle, y' = ay, y' = ay + b, solution particulière

Échauffement

Trois questions rapides sur des leçons déjà vues.

Découvrir

On sait que (sin⁡(x2))′=2xcos⁡(x2)\big(\sin(x^2)\big)' = 2x\cos(x^2). Quelle est donc une primitive de 2xcos⁡(x2)2x\cos(x^2) ?

  1. sin⁡(x2)\sin(x^2)
  2. 2xsin⁡(x2)2x\sin(x^2)

L'idée clé

On cherche la forme (v′∘u)×u′(v' \circ u) \times u', dont une primitive est v∘uv \circ u.

Formes à reconnaître, pour uu dérivable :

u′eu→euu'\mathrm{e}^u \to \mathrm{e}^u ; u′u→ln⁡u\dfrac{u'}{u} \to \ln u (avec u>0u > 0) ; u′un→un+1n+1u'u^n \to \dfrac{u^{n+1}}{n + 1} ; u′u→2u\dfrac{u'}{\sqrt{u}} \to 2\sqrt{u} ; u′cos⁡u→sin⁡uu'\cos u \to \sin u ; u′sin⁡u→−cos⁡uu'\sin u \to -\cos u.

Exemple corrigé

Trouve une primitive de f(x)=x(x2+1)4f(x) = x(x^2 + 1)^4.

f(x)=12×2x(x2+1)4f(x) = \dfrac{1}{2} \times 2x(x^2 + 1)^4
Avec u = x² + 1, on a u' = 2x. Il manque un facteur 2.
F(x)=12×(x2+1)55F(x) = \dfrac{1}{2} \times \dfrac{(x^2 + 1)^5}{5}
u'u⁴ a pour primitive u⁵/5.
F(x)=(x2+1)510F(x) = \dfrac{(x^2 + 1)^5}{10}
On simplifie.

À toi, guidé

À toi : une primitive de 3x2ex33x^2\mathrm{e}^{x^3}.

ex3\mathrm{e}^{x^3}
u = x³ et u' = 3x² : c'est exactement u'eᵘ.

Entraînement ★

  1. Trouve la primitive FF de f(x)=(2x+2)5f(x) = (2x + 2)^{ 5 } telle que F(−22)=0F\left(-\dfrac{ 2 }{ 2 }\right) = 0.
  2. Trouve la primitive FF de f(x)=(3x+1)5f(x) = (3x + 1)^{ 5 } telle que F(−13)=0F\left(-\dfrac{ 1 }{ 3 }\right) = 0.
  3. Trouve la primitive FF de f(x)=(6x+1)2f(x) = (6x + 1)^{ 2 } telle que F(−16)=0F\left(-\dfrac{ 1 }{ 6 }\right) = 0.

Attention !

Entraînement ★★

  1. Trouve la primitive FF de f(x)=e4xf(x) = \mathrm{e}^{ 4x } telle que F(0)=14F(0) = \dfrac{1}{ 4 }.
  2. Trouve la primitive FF de f(x)=e3xf(x) = \mathrm{e}^{ 3x } telle que F(0)=13F(0) = \dfrac{1}{ 3 }.
  1. Sur R\mathbb{R}, trouve la primitive FF de f(x)=2xx2+8f(x) = \dfrac{2x}{x^2 + 8} qui s'annule en 0.
  2. Sur R\mathbb{R}, trouve la primitive FF de f(x)=2xx2+9f(x) = \dfrac{2x}{x^2 + 9} qui s'annule en 0.
  1. Trouve la primitive FF de f(x)=cos⁡(5x)f(x) = \cos(5x) telle que F(0)=0F(0) = 0.

Bilan

Trois questions pour vérifier que c'est acquis.

  1. Trouve la primitive FF de f(x)=(2x+2)5f(x) = (2x + 2)^{ 5 } telle que F(−22)=0F\left(-\dfrac{ 2 }{ 2 }\right) = 0.
  2. Trouve la primitive FF de f(x)=(3x+1)5f(x) = (3x + 1)^{ 5 } telle que F(−13)=0F\left(-\dfrac{ 1 }{ 3 }\right) = 0.
  3. Trouve la primitive FF de f(x)=(6x+1)2f(x) = (6x + 1)^{ 2 } telle que F(−16)=0F\left(-\dfrac{ 1 }{ 6 }\right) = 0.

Fiche résumé

Formes composées

  • u′eu→euu'\mathrm{e}^u \to \mathrm{e}^u ; u′u→ln⁡u\dfrac{u'}{u} \to \ln u ; u′un→un+1n+1u'u^n \to \dfrac{u^{n+1}}{n+1}.
  • S'il manque un facteur constant, on l'ajuste.

Attention : un facteur xx ne s'ajuste pas ; seul un facteur constant le peut.

CC BY-SA 4.0