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Intégrale, quand tu nous tient...

Posté par Seb (invité) 14-09-04 à 20:29

Hum...
Je dois trouver \int\frac{1}{(1+x^2)^2}dx

Mathematica me donne \frac{1}{2}(\frac{x}{1+x^2}+\arctan x) mais je ne trouve pas comment on y arrive...

Help, JP !

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : Intégrale, quand tu nous tient... 14-09-04 à 20:50

Poser x = tg(t)

1 + x² = 1 + tg²(t) = 1/cos²(t)

dx = dt/cos²(t)

S dx/(1+x²)² = S cos²(t).dt = (1/2).S (1 + cos(2t)) dt = (1/2). [t + sin(2t)/2] + C

S dx/(1+x²)² = (1/2). [arctg(x) + (1/2).sin(2arctg(x))] + C

Or (1/2).sin(2arctg(x)) = x/(1+x²) ->

S dx/(1+x²)² = (1/2). [arctg(x) + x/(1+x²)] + C
-----

Posté par Seb (invité)re : Intégrale, quand tu nous tient... 14-09-04 à 21:32

Merci, mais ça me paraît très compliqué.
Crois-tu que c'est la seule solution ?
Le prof donne comme indication : intégrer par parties \frac{1}{1+x^2}.

Je demande ça car je n'arrive pas à justifier que \frac{1}{2}\sin(2\arctan x)=\frac{x}{1+x^2}.

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : Intégrale, quand tu nous tient... 14-09-04 à 21:46

Démo de (1/2).sin(2arctg(x)) = x/(1+x²)
Cela paraît long car j'ai tout détaillé)
------

(Avec V pour racine carrée)

sin(2A) = 2.sinA.cosA et A = arctg(x) ->

sin(2arctg(x)) = (1/2).sin(arctg(x)).cos(arctg(x))

sin(B) = tg(B)/ (V(1+tg²B)   (car 1+tg²B = 1/cos²B)
cos(B) = 1/V(1+tg²B)
-> sin(B).cos(B) = tg(B)/(1+tg²B)
Avec B = arctg(x) ->
sin(arctg(x)).cos(arctg(x)) = tg(arctg(x)) / (1 + tg²(arctg(x))) = x/1+x²

sin(2arctg(x)) = 2.x/1+x²

(1/2).sin(2arctg(x)) = x/(1+x²)
-----


Posté par
Nightmare
re : Intégrale, quand tu nous tient... 14-09-04 à 21:51

hum ... oui en intégrant par partie une fois on se retrouvera avec : \int \frac{-2xarctan(x)dx}{1+x^{2}} et si on réintégre :
\int ln(1+x^{2})dx=xln(1+x^{2}+2(arctan(x)-x)

Bon , j'ai pas mis les [uV] , j'ai juste mis les intégrales que l'on trouvé aprés , comme ça je vous laisse chercher un peu



Posté par Seb (invité)J ai plus simple ! 15-09-04 à 11:02

Por ceux que ça intéresse :
I = \int\frac{1}{(1+x^2)^2}dx
I = \int\frac{1}{1+x^2}dx-\int\frac{x^2}{(1+x^2)^2}dx
En intégrant par parties la deuxième intégrale avec u=\frac{x}{(1+x^2)^2} et v'=x, on trouve
I = \arctan x - (\frac{-x}{2(1+x^2)}+\frac{1}{2}\int\frac{1}{1+x^2}dx
I = \arctan x + \frac{x}{2(1+x^2)}-\frac{1}{2}\arctan x
I = \frac{1}{2}(\arctan x + \frac{x}{1+x^2})

Je trouve ça plus naturel que le changement de variable (sauf ton respect, JP, bien sûr )

Posté par
J-P Posteur d'énigmes
re : Intégrale, quand tu nous tient... 15-09-04 à 12:25

Pas de problème Seb.

Mais l'intégration par parties n'a rien de plus naturel que le changement de variables.
Ce sont seulement deux chemins différents pour arriver au même but.

Tant qu'à faire, n'oublie pas qu'une primitive n'est définie qu'à une constante près. (Sauf condition initiale).



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