« Fonction logarithme/Exercices/Étude d'une fonction comprenant un logarithme » : différence entre les versions

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Ligne 177 :
<math>h(x) = -\frac{1}{2x}+ \frac{\ln(x)}{x}</math>
 
a. En remarquant que <math>\frac{\ln(x)}{x}</math> est de la forme <math>u'(x).~u(x)</math>, déterminer une primitive de la fonction h, que l'on notera H.
{{boîte déroulante|titre = Solution|contenu =
Séparons la fonction à intégrer en deux parties :
:<math>h\left(x \right) = h_1 \left(x \right) + h_2 \left(x \right)</math>
Avec :
:<math>h_1 \left(x \right) = - \frac12.\frac{1}{2x} 1x</math>
:<math>h_2 \left(x \right) = \frac{\ln x}{x}</math>
 
PourComme la première,une nousprimitive avonssur l'idéeI de tenter<math>x une\mapsto fonction\frac comme1x</math> est <math>x \lnmapsto \leftln(2x\rightx)</math>., Saon dérivéetrouve estune primitive <math>H_1\frac{2}{2x},</math>. Ende multipliant par un facteur adapté<math>h_1\,</math> onsur trouveI facilement: :
 
:<math>H_1 \left(:x \right) =mapsto -\frac12 \ln \left(2x\rightx)</math>
 
Pour la seconde, nous allons utiliser l'indication. Quelles sont les fonctions dont la dérivée est de la forme ''u'.u'' ? Si on ne s'en souvient pas, il est possible de repartir de la dérivée du produit ''uv'' :
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:<math>\left(u^2 \right)' = 2 u' u</math>
 
Par conséquent, à un facteur adapté2 près, une primitive de ''u'.u'' est ''u²''. Une primitive de la seconde partie est ainsi :
 
:Dans notre cas, <math>H_2u=~\ln</math>. On a bien pour tout <math>x \leftin I,~\frac{\ln(x)}x=u'(x).u(x\right) = \frac12 \ln^~(2 \left~u'(x \right).u(x))</math>
 
Une primitive de <math>h_2\,</math> sur I est ainsi :
Finalement, les primitives de ''h'' sont les fonctions :
 
:<math>HH_2(x) = H_1\frac12u(x) + H_2(x) + K ^2= \frac12 \left[ - \ln \left(2x\rightx) + \ln^2 \left(x \right) \right] + K</math>
 
où ''K'' est une constante. Puisqu'on ne demande ''qu'une'' primitive, on peut par exemple choisir ''K = 0''.}}
Finalement, les primitives de ''h'' sont les fonctions H telles que pour tout <math>x\in I</math>:
 
:<math>H(x)=H_1(x)+H_2(x)+K=\frac12 \left[-\ln(x)+\ln(x)^2 \right]+K</math>
où ''K'' est une constante. Puisqu'on ne demande ''qu'une'' primitive, on peut par exemple choisir ''K = 0''.}}
 
{{cadre simple|contenu=Finalement, une primitive de h est <math>H:x \mapsto \frac12\ln(x)^2-\frac12 \ln(x)=\frac{\ln(x)}2(\ln(x)-1)</math>}}}}
 
b. Calculer en <math>cm^2</math> l'aire de la partie du plan délimitée par la courbe <math>\mathcal C</math>, la droite <math>\mathcal D</math> et les droites d'équations <math>x = \sqrt{e}</math> et <math>x = e\,</math>.