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Niveau Maths sup
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Intégrale inextricable

Posté par
StefBD
20-08-23 à 02:34

Bonjour / Bonsoir tout le monde !

Quelqu'un aurait-il l'amabilité de m'éclairer au sujet de l'intégrale suivante :

\int \frac{(2x+3)dx}{(x^{2}+2x+3)\sqrt{x^{2}+2x+4}}

J'ai beau appliquer l'un ou l'autre des changements de variables d'Euler :

\pm x+z=\sqrt{x^{2}+2x+4}}

ou

xz\pm 2=\sqrt{x^{2}+2x+4}}

cela entraîne dans chaque cas une intégrale inextricable... à moins qu'une méthode d'intégration ne m'échappe ?

Posté par
Pirho
re : Intégrale inextricable 20-08-23 à 08:03

Bonjour,

es-tu sûr de ton énoncé car Wolfram donne

Posté par
StefBD
re : Intégrale inextricable 20-08-23 à 09:20

Bah, oui Pirho, de mon énoncé j'en suis certain. C'est l'exercice no. 2174 de l'ouvrage de  G. Berman  intitulé "Problèmes d'analyse mathématique" (éditions MIR). La réponse, donnée en fin d'ouvrage est :

\ln(\frac{\sqrt{x^2+2x+4}-1}{\sqrt{x^2+2x+4}+1}})-\frac{1}{\sqrt{2}}\tan^{-1} {(\frac{\sqrt{2(x^2+2x+4)}}{x+1})+C

Le premier terme est facile à trouver :

\int {\frac{(2x+3)dx}{(x^2+2x+3)\sqrt{x^2+2x+4}}} =\int {\frac{(2x+2)dx}{(x^2+2x+3)\sqrt{x^2+2x+4}}} +\int {\frac{dx}{(x^2+2x+3)\sqrt{x^2+2x+4}}}

puisque dans la première intégrale du second membre (2x+2)dx est la différentielle à la fois de x^2+2x+3 et de x^2+2x+4.

Mon problème reste donc à résoudre adéquatement la seconde intégrale du second membre... Merci d'avoir quand même tenté le coup !

Posté par
GBZM
re : Intégrale inextricable 20-08-23 à 10:53

Bounjour,
Tu peux toujours faire du "reverse engineering" en dérivant le deuxième morceau du résultat. C'est assez chiant.

Posté par
jandri Correcteur
re : Intégrale inextricable 20-08-23 à 23:10

Bonsoir,

ce calcul n'est pas si inextricable que ça.

Tout d'abord on pose t=x+1 pour avoir une intégrale de la forme \int\dfrac{at+b}{(t^2+c^2)\sqrt{t^2+d^2}}dt.

On pose ensuite t=d\tan\theta pour obtenir \int\dfrac{ad\sin\theta+b\cos\theta}{c^2\cos^2\theta+d^2\sin^2\theta}d\theta

On sépare en deux intégrales et on pose u=\cos\theta dans la première, u=\sin\theta dans la seconde.

On obtient un \arctan et un \ln.

Posté par
Pirho
re : Intégrale inextricable 21-08-23 à 08:15

Bonjour,

@jandri: toujours aussi fort!

qu'est-ce qui t'as fait penser à poser t=x+1?

le reste est évident

Posté par
jandri Correcteur
re : Intégrale inextricable 21-08-23 à 14:19

Bonjour Pirho,

J'ai posé t=x+1 pour simplifier l'expression de l'intégrale.

Je rectifie : on obtient un \arctan dans le cas où 0<c<d, si 0<d<c on n'a que des logarithmes.

Posté par
jandri Correcteur
re : Intégrale inextricable 21-08-23 à 14:40

J'ai confondu "du" et "d u" sur mon brouillon, il y a bien un \arctan et un logarithme quand d<c.

Posté par
Pirho
re : Intégrale inextricable 21-08-23 à 20:07

merci !

Posté par
StefBD
re : Intégrale inextricable 27-08-23 à 16:28

@jandri : merci beaucoup ! C'est très fort, en effet, je confirme les dires de Pirho !



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