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Calcul d’une intégrale avec exponentielle

Intégration par partie

Fonction définie par une intégrale sur [0;x]

Ressources associées et exercices semblables

Suite définie par une intégrale (réf 1222)
exercice

Mémo intégrales (réf 1231)
mémo

Exercice | Temps recommandé entre 10 et 20mn | Niveau 3 difficulté supérieure | exercices complémentaires et devoirs d’entraînement |
On considère la fonction numérique $F$ définie sur $\mathbb{R}$ par $F(x)=\displaystyle \int_0^x e^{-t}ln(1+e^t)dt$
  1. Vérifier que $\dfrac{1}{1+e^t}=1-\dfrac{e^t}{1+e^t}$
    Aide

    Réduire $1-\dfrac{e^t}{1+e^t}$ au même dénominateur

    Solution

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  2. En déduire $\displaystyle \int_0^x \dfrac{1}{1+e^t}dt$ en fonction de $x$
    Rappel cours

    Dérivée de $ln(u)$
    $\left(ln(u)\right)'=\dfrac{u'}{u}$ avec $u$ dérivable et positive
    Linéatité de l'intégrale
    Soit $f$ et $g$ deux fonctions continues sur $[a;b]$ $\displaystyle \int_a^b f(x)dx+\displaystyle \int_a^b g(x)dx=\displaystyle \int_a^b f(x)+g(x)dx$

    Aide

    Utiliser La question précédente et la linéarité pour calculer deux intégrales.

    Solution

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  3. Nontrer que $F$ est dérivable et continue sur $\mathbb{R}$
    Rappel cours

    Fonction dérivable
    Toute fonction dérivable sur $I$ est continue sur $I$

    Aide

    $f(x)=e^{-x}ln(1+e^x)$ est continue sur $\mathbb{R}$

    Solution

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  4. Exrpimer $F(x)$ en fonction de $x$ sans le signe de l'intégrale
    Rappel cours

    Intégration par parties
    $u$ et $v$ sont deux fonctions dérivables sur $[1;b]$.
    $\displaystyle \int_a^b u'v=[uv]_a^b-\int_a^b uv'$

    Aide

    On pose $u'(t)=e^{-t}$ et $v(t)=ln(1+e^t)$

    Solution

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  5. Montrer que $F(x)$ peut s'écrire $F(x)=ln\left(\dfrac{e^x}{1+e^x}\right)-f(x)+2ln(2)$ avec $f(x)=e^{-x}ln(1+e^x)$
    Rappel cours

    Somme de logarithmes
    $a$ et $b$ sont deux réels strictement positifs, $ln(a)-ln(b)=ln\left(\dfrac{a}{b}\right)$

    Aide

    On peut écrire $x=ln(e^x)$

    Solution

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  6. En déduire la limite de $F$ en $+\infty$.
    Aide

    Poser $X=\dfrac{e^x}{e^x+1}=\dfrac{1}{1+\dfrac{1}{e^x}}$

    Solution

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