Ivan Shishkin, Rye (1878)

Problems/Riemann integrationExercise

Intégrations par parties faciles (niveau 1)

by Sequoia·translated by Nix·
19
Difficulty scaleÉchelle de difficulté

This score reflects both the level of the required concepts and the difficulty of the solution.Ce score tient compte à la fois du niveau des notions nécessaires et de la difficulté de la résolution.

  1. 1–10First steps / middle schoolPremiers pas / collège
  2. 11–25Beginner / high schoolDébutant / lycée
  3. 26–50Intermediate / undergraduateIntermédiaire / licence
  4. 51–70Advanced / graduateAvancé / master
  5. 71–90Expert / specializedExpert / spécialisé
  6. 91–100Research levelNiveau recherche
These levels are approximate guides.Ces niveaux sont des repères approximatifs.
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Calculer ces différentes intégrales via une intégration par parties:

  1. ∫0π/2x cos⁡(x) dx.\displaystyle\int_0^{\pi/2}x\,\cos(x)\,\mathrm{d}x.

  2. ∫1euln⁡(u) du.\displaystyle\int_1^{e}u\ln(u)\,\mathrm{d}u.

  3. ∫01(2t+1)et dt.\displaystyle\int_0^{1}(2t+1)e^{t}\,\mathrm{d}t.

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Solutions

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  1. Posons f(x)=xf(x)=x et g′(x)=cos⁡xg'(x)=\cos x, d’où f′(x)=1f'(x)=1 et g(x)=sin⁡xg(x)=\sin x. Ces deux fonctions étant de classe C1\mathcal{C}^1 sur [0,π/2][0,\pi/2] :
    ∫0π/2xcos⁡x dx=[xsin⁡x]0π/2−∫0π/2sin⁡x dx=π2−[−cos⁡x]0π/2=π2−1.\int_0^{\pi/2} x\cos x\,\mathrm{d}x=\Bigl[x\sin x\Bigr]_0^{\pi/2}-\int_0^{\pi/2}\sin x\,\mathrm{d}x=\frac{\pi}{2}-\Bigl[-\cos x\Bigr]_0^{\pi/2}=\frac{\pi}{2}-1 .
  2. Ici le logarithme doit être dérivé, ce qui impose f(u)=ln⁡uf(u)=\ln u et g′(u)=ug'(u)=u, donc f′(u)=1/uf'(u)=1/u et g(u)=u2/2g(u)=u^2/2 :
    ∫1euln⁡u du=[u22ln⁡u]1e−∫1eu2 du=e22−[u24]1e=e22−e24+14=e2+14.\int_1^e u\ln u\,\mathrm{d}u=\left[\frac{u^2}{2}\ln u\right]_1^e-\int_1^e \frac{u}{2}\,\mathrm{d}u=\frac{e^2}{2}-\left[\frac{u^2}{4}\right]_1^e=\frac{e^2}{2}-\frac{e^2}{4}+\frac14=\frac{e^2+1}{4}.
  3. Posons f(t)=2t+1f(t)=2t+1 et g′(t)=etg'(t)=e^t, d’où f′(t)=2f'(t)=2 et g(t)=etg(t)=e^t :
    ∫01(2t+1)et dt=[(2t+1)et]01−2∫01et dt=(3e−1)−2(e−1)=e+1.\int_0^1 (2t+1)e^t\,\mathrm{d}t=\Bigl[(2t+1)e^t\Bigr]_0^1-2\int_0^1 e^t\,\mathrm{d}t=(3e-1)-2\bigl(e-1\bigr)=e+1 .
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