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part_007.tex

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\exo{Intégration par parties~: produit d'une exponentielle et d'un
logarithme} 
 
\itemitemalphnum Montrer que l'on a pour tout nombre réel $x$
$$
   {e^{2x} \over 1 + e^x} = e^x - {e^x \over 1+e^x}.
$$
 
\itemitemalph En déduire le calcul de l'intégrale \qquad
$\displaystyle
   I = \int_0^1 {e^{2x} \over 1 + e^x} \, dx
$.
 
\itemnum Soit $f$ la fonction définie pour tout nombre réel
   $x$ par
$$
   f (x) = \ln (1+e^x).
$$
 
\itemitemalph Calculer la dérivée de la fonction $f$.
 
\itemitemalph Calculer, à l'aide d'une intégration par parties, la
valeur exacte de l'intégrale
$$
   J = \int_0^1 e^x \ln (1+e^x) \, dx.
$$
 
\finexo
 
\corrige{}
 
\itemalphnum Il suffit de réduire au même dénominateur.
 
\itemalph Du coup, il vient
$$
   I = \int_0^1 e^x - {e^x \over 1+e^x} \, dx
      = \Big[ e^x - \ln (1 + e^x) \Big]_0^1
   \qquad {\rm soit} \qquad
   \mresultat{I = e - \ln (1+e) - 1 + \ln2}
$$
(Pour intégrer $e^x / (1+e^x)$, on a remarqué que cette expression était
de la forme $u'/u$.)
 
\itemalphnum On trouve \dresultat{f' (x) = {e^x \over 1+e^x}}.
 
\itemalph Posons $U' = e^x$ et $V = \ln (1+e^x)$, il vient alors $U =
e^x$ et $V' = e^x / (1+e^x)$, d'où, en intégrant par parties
$$
   J = \Big[ e^x \ln (1+e^x) \Big]_0^1 - \int_0^1 {e^{2x} \over 1+e^x}
   \, dx
      = e \ln (1+e) - \ln 2 - I
$$
où $I$ désigne l'intégrale calculée dans la question {\bf 1.}
Finalement, on a 
$$
   \dresultat{J = (1+e) \ln (1+e) + 1 -2\ln2 -e}
$$
 
\fincorrige