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Intégration par parties

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Énoncé

Calculer les intégrales suivantes à l'aide d'une intégration par parties :

\checkmark A=0π(xsinx)dx \displaystyle A=\int_{0}^{\pi} (x \sin x) \, \text dx

\checkmark B=1elntdt \displaystyle B=\int_{1}^{e} \ln t \, \text dt

\checkmark C=10(2u+1)eudu \displaystyle C=\int_{-1}^{0} (2u+1)e^{-u} \, \text du

Révéler le corrigé

\checkmark Calcul de A=0π(xsinx)dx \displaystyle A=\int_{0}^{\pi} (x \sin x) \, \text dx

On pose u(x)=xu(x) = x et v(x)=sinxv'(x) = \sin x
donc : u(x)=1u'(x) = 1 et v(x)=cosxv(x) = - \cos x

Tous quatre continues sur R\mathbb R donc sur l'intervalle d'intégration.
On a alors : 0π(xsinx)dx=0π(u(x)×v(x))dx \displaystyle \int_{0}^{\pi} (x \sin x) \, \text dx = \int_{0}^{\pi} (u(x) \times v'(x)) \, \text dx
et en faisant une intégration par parties, on obtient :


A=[u(x).v(x)]0π0π(u(x)v(x))dx \displaystyle A = \left[u(x).v(x)\right]_{0}^{\pi} - \int_{0}^{\pi} (u'(x) v(x)) \, \text dx

c'est-à-dire : A=[xcosx]0π0π(cosx)dx \displaystyle A = \left[-x \cos x\right]{0}^{\pi} - \int{0}^{\pi} (- \cos x) \, \text dx
A=π+[sinx]0π \Longleftrightarrow \displaystyle A = \pi + \left[\sin x\right]_{0}^{\pi}
D'où : A=π \boxed{A = \pi}

\checkmark Calcul deB=1elntdt \displaystyle B=\int_{1}^{e} \ln t \, \text dt

En remarquant que B=1e1×lnt,dt \displaystyle B=\int_{1}^{e} 1 \times \ln t , dt , on pose :
u(t)=lntu(t) = \ln t et v(t)=1v'(t) = 1
donc : u(t)=1tu'(t) = \dfrac{1}{t} et v(t)=tv(t) = t

u,vu\,,v sont continues à dérivée continue sur [1;e][1\,;\text e].
Et en intégrant par parties, on obtient :


B=[tlnt]1e1et×1t,dt \displaystyle B = \left[t \ln t\right]{1}^{e} - \int{1}^{e} t \times \frac{1}{t} , dt
B=elne1×ln11edt \displaystyle B = e \ln e - 1 \times \ln 1 - \int_{1}^{e} dt
B=e[t]1e \displaystyle B = e - \left[t\right]_{1}^{e}
B=e(e1) \displaystyle B = e - (e - 1)
D'où : B=1 \boxed{B = 1}

\checkmark Calcul de C=10(2u+1)eudu \displaystyle C=\int_{-1}^{0} (2u+1)e^{-u} \, \text du

On pose :
f(u)=2u+1f(u) = 2u + 1 et g(u)=eug'(u) = e^{-u}
donc : f(u)=2f'(u) = 2 et g(u)=eug(u) = -e^{-u}
ff, gg', ff' et gg sont continues sur R\mathbb R donc sur l'intervalle d’intégration.

En intégrant par parties, on obtient :


C=[(2u+1)eu]1010(2ex)dx \displaystyle C = \left[-(2u + 1)e^{-u} \right]_{-1}^0 - \int_{-1}^0 \left(-2e^{-x} \right) \,\text dx
C=1e[2ex]10 \displaystyle C = -1 - e - \left[2e^{-x} \right]_{-1}^0
C=1e2+2e \displaystyle C = -1 - e - 2 + 2e
D'où : C=e3 \boxed{C = e - 3}