Étude d'une fonction définie par une intégrale — niveau intermédiaire

Intermédiaire Inspiré BAC France
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Exercice inspiré d'un BAC France
Source-style : BAC France Spé Maths 2024
Inspiré du style BAC France Spé Maths 2024
Énoncé et solution adaptés au programme marocain. Voir crédits.

Énoncé

Pour tout réel , on définit .
1. Montrer que est continue et positive sur .
2. Calculer pour tout (préciser la méthode).
3. Étudier les variations de sur et dresser son tableau de variations.
4. Montrer que pour tout , , et calculer .

Indices

— clique pour révéler
1 Indice 1
Pour calculer $F(x)$, remarque que le numérateur $t$ ressemble presque à la dérivée du dénominateur $t^2 + 1$. Essaie de faire apparaître la forme $\dfrac{u'}{u}$ en factorisant par une constante.
2 Indice 2
Pose $u(t) = t^2 + 1$, alors $u'(t) = 2t$. Réécris donc $\dfrac{t}{t^2+1} = \dfrac{1}{2} \times \dfrac{2t}{t^2+1}$ et cherche une primitive de $\dfrac{u'}{u}$.

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La méthode — par où commencer

Pour calculer , remarque que le numérateur ressemble presque à la dérivée du dénominateur . Essaie de faire apparaître la forme en factorisant par une constante.

Pose , alors . Réécris donc et cherche une primitive de .

La rédaction complète, étape par étape, se trouve juste en dessous.

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