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Leçon 3

Les primitives des fonctions de référence

Vidéo 3 : Primitives des fonctions de référence · 4 min 09 s · sous-titres en français

Le cours écrit

3.1 Lire le tableau des dérivées à l'envers

Comme chercher une primitive est l'opération inverse de la dérivation, chaque ligne du tableau des dérivées donne une primitive. Par exemple, pour un entier n≠−1n \neq -1, la dérivée de xn+1n+1\dfrac{x^{n+1}}{n+1} est xnx^n. La dérivée de 2x2\sqrt x est 1x\dfrac{1}{\sqrt x}. La dérivée de −cos⁡x-\cos x est sin⁡x\sin x.

3.2 Le tableau des primitives de référence

cc désigne une constante. Pour obtenir toutes les primitives, on ajoute une constante à celle du tableau.

Fonction ff Une primitive FF Intervalle
x↦kx \mapsto k (kk constante) x↦kxx \mapsto kx R\mathbb{R}
x↦xnx \mapsto x^n (nn entier, n≥0n \geq 0) x↦xn+1n+1x \mapsto \dfrac{x^{n+1}}{n+1} R\mathbb{R}
x↦xnx \mapsto x^n (nn entier, n≤−2n \leq -2) x↦xn+1n+1x \mapsto \dfrac{x^{n+1}}{n+1} ]−∞ ;0[]-\infty\,;0[ ou ]0 ;+∞[]0\,;+\infty[
x↦1xx \mapsto \dfrac1x x↦ln⁡xx \mapsto \ln x ]0 ;+∞[]0\,;+\infty[
x↦1xx \mapsto \dfrac1x x↦ln⁡(−x)x \mapsto \ln(-x) ]−∞ ;0[]-\infty\,;0[
x↦1xx \mapsto \dfrac{1}{\sqrt x} x↦2xx \mapsto 2\sqrt x ]0 ;+∞[]0\,;+\infty[
x↦exx \mapsto \mathrm{e}^x x↦exx \mapsto \mathrm{e}^x R\mathbb{R}
x↦sin⁡xx \mapsto \sin x x↦−cos⁡xx \mapsto -\cos x R\mathbb{R}
x↦cos⁡xx \mapsto \cos x x↦sin⁡xx \mapsto \sin x R\mathbb{R}

Quelques remarques.

  • Le cas n=−1n = -1 est à part : la formule xn+1n+1\dfrac{x^{n+1}}{n+1} diviserait par 00. La fonction x↦1xx \mapsto \dfrac1x a pour primitive le logarithme, ce qu'on sait depuis le chapitre 8 : ln⁡′(x)=1x\ln'(x) = \dfrac1x.
  • Pour n=−2n = -2, on trouve que x↦1x2x \mapsto \dfrac{1}{x^2} a pour primitive x↦−1xx \mapsto -\dfrac1x.
  • Sur ]−∞ ;0[]-\infty\,;0[, la dérivée de x↦ln⁡(−x)x \mapsto \ln(-x) est x↦−1−x=1xx \mapsto \dfrac{-1}{-x} = \dfrac1x.
  • Attention au signe : la primitive de sin⁡\sin est −cos⁡-\cos, celle de cos⁡\cos est sin⁡\sin. Un moyen sûr de ne pas se tromper : dériver pour vérifier.

3.3 Somme et produit par une constante

Propriété. Si FF et GG sont des primitives de ff et gg sur II, et si kk est un réel, alors F+GF + G est une primitive de f+gf + g et kFkF est une primitive de kfkf. Cela résulte des règles de dérivation.

Attention : il n'y a pas de règle pour un produit ni pour un quotient. Une primitive de x exx\,\mathrm{e}^x n'est pas x22 ex\dfrac{x^2}{2}\,\mathrm{e}^x : on l'a vu à l'exemple 5, c'est (x−1) ex(x - 1)\,\mathrm{e}^x. En dérivant x22 ex\dfrac{x^2}{2}\,\mathrm{e}^x, on trouverait (x+x22)ex\left(x + \dfrac{x^2}{2}\right)\mathrm{e}^x.

3.4 Exemples

Exemple 11. Une primitive de f:x↦4x3−6x+5f : x \mapsto 4x^3 - 6x + 5 sur R\mathbb{R} est F:x↦x4−3x2+5xF : x \mapsto x^4 - 3x^2 + 5x.

Exemple 12. Une primitive de g:x↦3x2−2xg : x \mapsto \dfrac{3}{x^2} - \dfrac2x sur ]0 ;+∞[]0\,;+\infty[ est G:x↦−3x−2ln⁡xG : x \mapsto -\dfrac3x - 2\ln x.

Exemple 13. Une primitive de h:x↦1x+1x3h : x \mapsto \dfrac{1}{\sqrt x} + \dfrac{1}{x^3} sur ]0 ;+∞[]0\,;+\infty[ est H:x↦2x−12x2H : x \mapsto 2\sqrt x - \dfrac{1}{2x^2}. En effet, 1x3=x−3\dfrac{1}{x^3} = x^{-3} a pour primitive x−2−2\dfrac{x^{-2}}{-2}.

Exemple 14. Une primitive de k:x↦5 ex+2cos⁡x−3sin⁡xk : x \mapsto 5\,\mathrm{e}^x + 2\cos x - 3\sin x sur R\mathbb{R} est K:x↦5 ex+2sin⁡x+3cos⁡xK : x \mapsto 5\,\mathrm{e}^x + 2\sin x + 3\cos x.

Exemple 15 (transformer d'abord). Soit f:x↦x2+1xf : x \mapsto \dfrac{x^2 + 1}{x} sur ]0 ;+∞[]0\,;+\infty[. On sépare : f(x)=x+1xf(x) = x + \dfrac1x. Une primitive est F:x↦x22+ln⁡xF : x \mapsto \dfrac{x^2}{2} + \ln x.

Exemple 16 (sur les négatifs). Une primitive de f:x↦4xf : x \mapsto \dfrac4x sur ]−∞ ;0[]-\infty\,;0[ est F:x↦4ln⁡(−x)F : x \mapsto 4\ln(-x).

Exemple 17 (avec une condition). Déterminer la primitive FF de f:x↦ex+2xf : x \mapsto \mathrm{e}^x + 2x sur R\mathbb{R} telle que F(0)=3F(0) = 3. F(x)=ex+x2+cF(x) = \mathrm{e}^x + x^2 + c, et F(0)=1+c=3F(0) = 1 + c = 3, donc c=2c = 2. Ainsi F(x)=ex+x2+2F(x) = \mathrm{e}^x + x^2 + 2.

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Exercices 5 et 6

  • Exercice 5 : le tableau en pratique
  • Exercice 6 : avec une condition, et un piège

Exercices du chapitre (PDF, 156 Ko)

Corrigés

Cherche d'abord les exercices sur ta feuille, puis compare avec le corrigé détaillé.

Corrigés du chapitre (PDF, 150 Ko)

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