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integrale

Posté par dol (invité) 24-03-06 à 20:43

SVP je n'arrive pas à calculer l'intégrale suivante:

I=\int_0^{1} \frac{1}{(x+1)\sqrt{(x+1)(3-x)}} dx  .

On me demande de faire le changement de variable \frac{x-1}{2}=cos t

Mais je n'y arrive pas du tout, si vous pouvez m'y aider svp.

merci

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : integrale 24-03-06 à 22:00

Bonsoir dol;
Avec le changement de variable proposé tu as:
\fbox{x=0\Longleftrightarrow t=\frac{2\pi}{3}\\x=1\Longleftrightarrow t=\frac{\pi}{2}\\dx=-2sin(t)dt} et \fbox{sqrt{(x+1)(3-x)}=sqrt{4-(x-1)^2}=sqrt{4-4cos^2(t)}=2sin(t)\\x+1=2(1+cos(t))}
d'où \fbox{I=\frac{1}{2}\int_{\frac{\pi}{2}}^{\frac{2\pi}{3}}\frac{dt}{1+cos(t)}=\frac{1}{2}\int_{\frac{\pi}{2}}^{\frac{2\pi}{3}}\frac{dt}{2cos^2(\frac{t}{2})}=\frac{1}{2}\int_{\frac{\pi}{2}}^{\frac{2\pi}{3}}(tan(\frac{t}{2}))'dt=\frac{1}{2}[tan(\frac{t}{2})]_{\frac{\pi}{2}}^{\frac{2\pi}{3}}=\frac{sqrt 3-1}{2}}
Sauf erreurs bien entendu

Posté par
kaiser Moderateur
re : integrale 24-03-06 à 22:09

Bonsoir dol

En suivant les indications de l'énoncé, on prend \large{x=2cos(t)+1}.
On a donc :

\Large{x+1=2(1+cos(t))}
\Large{3-x=2(1-cos(t))}
\Large{dx=-2sin(t)dt}

Lorsque x=0, cos(t)=-\frac{1}{2} et on prend par exemple \large{t=\frac{2\pi}{3}} et lorsque x=1, cos(t)=0 et on prend \Large{t=\frac{\pi}{2}}.

Ainsi, on a :

\Large{I=\bigint_{\frac{2\pi}{3}}^{\frac{\pi}{2}}\frac{-2sin(t)dt}{2(1+cos(t))\sqrt{4(1-cos(t))(1+cos(t))}}=\frac{1}{2}\bigint_{\frac{\pi}{2}}^{\frac{2\pi}{3}}\frac{sin(t)dt}{(1+cos(t))\sqrt{1-cos^{2}(t)}}=\frac{1}{2}\bigint_{\frac{\pi}{2}}^{\frac{2\pi}{3}}\frac{sin(t)dt}{(1+cos(t))\sqrt{sin^{2}(t)}}}.

Or le sinus est positif sur l'intervalle d'intégration, donc on a :

\Large{I=\frac{1}{2}\bigint_{\frac{\pi}{2}}^{\frac{2\pi}{3}}\frac{sin(t)dt}{(1+cos(t))sin(t)}=\frac{1}{2}\bigint_{\frac{\pi}{2}}^{\frac{2\pi}{3}}\frac{dt}{(1+cos(t))}.

C'est beaucoup plus facile à calculer maintenant, non ?
Il suffit pour cela d'utiliser les formules de trigo.

Kaiser

Posté par
kaiser Moderateur
re : integrale 24-03-06 à 22:10

Un peu en retard, je dois dire !

Posté par dol (invité)re : integrale 24-03-06 à 22:23

j'aurais 2 questions

- le fait que pour cos t = -1/2 ou 0 il y 2 possibilités ne pose pas probleme ?

- de meme peut-on affirmer (sin²t)=sin t au lieu de |sin t|?

Posté par
geo3
re : integrale 24-03-06 à 22:26

bonsoir
Si (x-1)/2 = cos t  alors x+1 = 2(1+cos t) et 3-x= 2(1-cos t)   =>
si x = 0 alors t = 2pi/3 ; si x= 1 alors t = pi/2
I= int {-2sin t / {2(1+cos t).rac(4(1-cos²t)} dt } = int { -1/{2.(1+cos t)} dt } depuis 2pi/3 jusque pi/2  =>
I = int { 1/{2.2.cos²t/2} dt }  depuis pi/2 jusque 2pi/3  =>
I = {tan(t/2)}/2 entre pi/2 et 2pi/3  =>
I = rac(3)/2 - 1/2

A plus geo3

Posté par
geo3
re : integrale 24-03-06 à 22:30

Rebonsoir
Fameusement en retard
Evidemment c'est plus lisible en latex
Je m'efforcerais prochainement de le faire en latex

Posté par
kaiser Moderateur
re : integrale 24-03-06 à 22:30

Pour répondre à tes questions :
-lorsque l'on effectue un changement variable dans l'intégrale d'une fonction continue sur un segment, le changement de variable n'a pas besoin d'être bijectif et le choix de la valeur de t n'a aucun importance.
D'ailleurs, on serait tombé sur le même résultat avec un autre choix de t.

-Effectivement, on doit mettre les valeurs absolues mais dans l'ensemble où t varie, c'est-à-dire l'intervalle [\frac{\pi}{2},\frac{2\pi}{3}], le sinus est positif.

Posté par dol (invité)re : integrale 24-03-06 à 22:31

ok merci pour votre aide

Posté par
kaiser Moderateur
re : integrale 24-03-06 à 22:38

Mais je t'en prie !



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