Mathématiques · 2ème Année Bac — Sciences et Technologies Électriques
Fonctions primitives
Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.
📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
Une fonction $F$ est une primitive d'une fonction $f$ sur un intervalle $I$ si $F$ est dérivable sur $I$ et pour tout $x \in I$, $F'(x) = f(x)$.
Si $F$ est une primitive de $f$, alors toutes les primitives de $f$ sont de la forme $F(x) + c$, où $c \in \mathbb{R}$.
Primitives usuelles :
Est-ce qu'il y a une seule primitive pour une fonction ?
Non, une fonction admet une infinité de primitives. Si $F$ est une primitive, alors $F+c$ est aussi une primitive pour tout réel $c$. Cependant, si on impose une condition initiale (ex: $F(1)=2$), alors la constante $c$ est unique.
💡 À retenir : Une fonction admet une infinité de primitives qui diffèrent d'une constante.
Kifach n3ref wach l'expression li l9it sahla wla la ?
C'est simple : il suffit de dériver ton résultat $F(x)$. Si tu retrouves la fonction de départ $f(x)$, alors ton calcul est correct.
Calcule $F'(x)$.
Simplifie l'expression obtenue.
Vérifie si $F'(x) = f(x)$.
💡 À retenir : La dérivation est la preuve ultime de la justesse de ta primitive.
Est-ce que la primitive d'un produit est le produit des primitives ?
Absolument pas ! C'est une erreur grave. La primitive d'un produit $f \times g$ n'est pas égale à $F \times G$. Il faut toujours essayer de transformer l'expression pour la ramener à une forme connue comme $u'u^n$ ou $u'f'(u)$.
💡 À retenir : Il n'existe pas de règle simple pour la primitive d'un produit.
Kifach n7seb primitive dial f(x) = frac{1}{x} ?
Attention, cette fonction n'est pas au programme dans ce chapitre (elle est liée aux fonctions logarithmes qui viennent après). Pour l'instant, concentre-toi sur les puissances $x^n$ avec $n \neq -1$.
💡 À retenir : La primitive de $\frac{1}{x}$ sera vue dans le chapitre des fonctions logarithmes.
Est-ce que je dois toujours préciser l'intervalle I ?
Oui, c'est très important. Une fonction n'admet des primitives que sur un intervalle où elle est continue. Si la fonction n'est pas définie en un point (ex: $1/x^2$ en 0), tu dois préciser l'intervalle, par exemple $]0, +\infty[$.
💡 À retenir : La continuité est la condition nécessaire pour l'existence d'une primitive.
Wach momkin nkhdem b u' cdot u^n ila kan n kbir ?
Oui, la formule $F(x) = \frac{u^{n+1}}{n+1}$ fonctionne pour n'importe quel $n \neq -1$, qu'il soit grand, petit ou même négatif (tant que $u \neq 0$).
Identifie $u(x)$.
Vérifie que $u'(x)$ est présent.
Applique la formule.
💡 À retenir : La forme $u'u^n$ est la plus fréquente aux examens.
Comment faire si la dérivée u' manque d'un coefficient ?
Tu peux multiplier et diviser par ce coefficient. Par exemple, pour $f(x) = x(x^2+1)^3$, il manque un $2$ pour avoir $u' = 2x$.
Écris $f(x) = \frac{1}{2} \cdot 2x(x^2+1)^3$.
La primitive est $\frac{1}{2} \cdot \frac{(x^2+1)^4}{4} = \frac{(x^2+1)^4}{8}$.
💡 À retenir : On peut ajuster les constantes multiplicatives, mais jamais les variables $x$.
Est-ce que la primitive d'une somme est la somme des primitives ?
Oui, c'est la règle de linéarité. Si $f(x) = g(x) + h(x)$, alors $F(x) = G(x) + H(x) + c$. Cela permet de traiter chaque terme séparément.
💡 À retenir : La primitive respecte l'addition et la multiplication par un réel.
Kifach n3ref wach nakhdem b u'u^n wla chi haja khra ?
Regarde la structure de ta fonction :
Si c'est une puissance de parenthèses, pense à $u'u^n$.
Si c'est une fraction avec un carré au dénominateur, pense à $u'/u^2$.
Si c'est un polynôme simple, utilise les formules de base.
💡 À retenir : Analyse toujours la forme avant de commencer.
Est-ce que la constante c doit être la même partout ?
Oui, pour une fonction donnée sur un intervalle, on utilise une seule constante $c$. Si on te donne deux intervalles différents, tu peux avoir deux constantes différentes, mais c'est rare au bac.
💡 À retenir : Une seule constante $c$ suffit pour l'expression générale.
Est-ce que les fonctions trigonométriques ont des primitives compliquées ?
Non, il suffit de connaître les dérivées par cœur.
Dérivée de $\sin$ est $\cos$.
Dérivée de $\cos$ est $-\sin$.
Donc, la primitive de $\cos$ est $\sin$, et celle de $\sin$ est $-\cos$.
💡 À retenir : $\int \cos(x) dx = \sin(x) + c$ et $\int \sin(x) dx = -\cos(x) + c$.
Est-ce que je peux laisser le résultat sous forme non simplifiée ?
Il est fortement conseillé de simplifier au maximum. Un examinateur préfère voir $\frac{1}{8}(x^2+1)^4$ plutôt qu'une expression complexe non réduite.
💡 À retenir : La clarté et la simplification sont valorisées dans la correction.
✍️ Exercices type examen national
Exercice 1
Déterminer les primitives de la fonction $f(x) = \frac{2x}{(x^2+3)^2}$ sur $\mathbb{R}$.
Une fonction F est une primitive d'une fonction f sur un intervalle I si F est dérivable sur I et pour tout x∈I, F′(x)=f(x).
Si F est une primitive de f, alors toutes les primitives de f sont de la forme F(x)+c, où c∈R.
Primitives usuelles :
f(x)=a⟹F(x)=ax+c
f(x)=xn⟹F(x)=n+1xn+1+c (n=−1)
f(x)=x21⟹F(x)=−x1+c
f(x)=x1⟹F(x)=2x+c
f(x)=cos(ax+b)⟹F(x)=a1sin(ax+b)+c
f(x)=sin(ax+b)⟹F(x)=−a1cos(ax+b)+c
Méthodes à maîtriser
Reconnaître la forme : Identifier si la fonction est de la forme u′un, u2u′, ou u′⋅f′(u).
Utiliser la linéarité :∫(af+bg)dx=aF+bG.
Déterminer la constante c : Utiliser une condition initiale donnée (ex: F(x0)=y0) pour trouver la valeur de c.
Exemples corrigés
Exemple 1 : Primitive de f(x)=3x2+2x.
F(x)=3⋅3x3+2⋅2x2+c=x3+x2+c.
Exemple 2 : Primitive de f(x)=(2x+1)(x2+x)3.
On pose u(x)=x2+x, alors u′(x)=2x+1. La forme est u′u3.
F(x)=41(x2+x)4+c.
Erreurs fréquentes
Oublier la constante c dans l'expression générale.
Confondre la dérivée et la primitive (ex: intégrer cos(x) en −sin(x) au lieu de sin(x)).
Appliquer les formules de primitives sur des fonctions non continues sur l'intervalle donné.
Quelle est la primitive de f(x)=4x3 ?
x4+c
12x2+c
x4/4+c
4x4+c
Non, une fonction admet une infinité de primitives. Si F est une primitive, alors F+c est aussi une primitive pour tout réel c. Cependant, si on impose une condition initiale (ex: F(1)=2), alors la constante c est unique.
💡 À retenir : Une fonction admet une infinité de primitives qui diffèrent d'une constante.
C'est simple : il suffit de dériver ton résultat F(x). Si tu retrouves la fonction de départ f(x), alors ton calcul est correct.
Calcule F′(x).
Simplifie l'expression obtenue.
Vérifie si F′(x)=f(x).
💡 À retenir : La dérivation est la preuve ultime de la justesse de ta primitive.
Absolument pas ! C'est une erreur grave. La primitive d'un produit f×g n'est pas égale à F×G. Il faut toujours essayer de transformer l'expression pour la ramener à une forme connue comme u′un ou u′f′(u).
💡 À retenir : Il n'existe pas de règle simple pour la primitive d'un produit.
Attention, cette fonction n'est pas au programme dans ce chapitre (elle est liée aux fonctions logarithmes qui viennent après). Pour l'instant, concentre-toi sur les puissances xn avec n=−1.
💡 À retenir : La primitive de x1 sera vue dans le chapitre des fonctions logarithmes.
Oui, c'est très important. Une fonction n'admet des primitives que sur un intervalle où elle est continue. Si la fonction n'est pas définie en un point (ex: 1/x2 en 0), tu dois préciser l'intervalle, par exemple ]0,+∞[.
💡 À retenir : La continuité est la condition nécessaire pour l'existence d'une primitive.
Oui, la formule F(x)=n+1un+1 fonctionne pour n'importe quel n=−1, qu'il soit grand, petit ou même négatif (tant que u=0).
Identifie u(x).
Vérifie que u′(x) est présent.
Applique la formule.
💡 À retenir : La forme u′un est la plus fréquente aux examens.
Tu peux multiplier et diviser par ce coefficient. Par exemple, pour f(x)=x(x2+1)3, il manque un 2 pour avoir u′=2x.
Écris f(x)=21⋅2x(x2+1)3.
La primitive est 21⋅4(x2+1)4=8(x2+1)4.
💡 À retenir : On peut ajuster les constantes multiplicatives, mais jamais les variables x.
Oui, c'est la règle de linéarité. Si f(x)=g(x)+h(x), alors F(x)=G(x)+H(x)+c. Cela permet de traiter chaque terme séparément.
💡 À retenir : La primitive respecte l'addition et la multiplication par un réel.
Regarde la structure de ta fonction :
Si c'est une puissance de parenthèses, pense à u′un.
Si c'est une fraction avec un carré au dénominateur, pense à u′/u2.
Si c'est un polynôme simple, utilise les formules de base.
💡 À retenir : Analyse toujours la forme avant de commencer.
Oui, pour une fonction donnée sur un intervalle, on utilise une seule constante c. Si on te donne deux intervalles différents, tu peux avoir deux constantes différentes, mais c'est rare au bac.
💡 À retenir : Une seule constante c suffit pour l'expression générale.
Non, il suffit de connaître les dérivées par cœur.
Dérivée de sin est cos.
Dérivée de cos est −sin.
Donc, la primitive de cos est sin, et celle de sin est −cos.
💡 À retenir : ∫cos(x)dx=sin(x)+c et ∫sin(x)dx=−cos(x)+c.
Il est fortement conseillé de simplifier au maximum. Un examinateur préfère voir 81(x2+1)4 plutôt qu'une expression complexe non réduite.
💡 À retenir : La clarté et la simplification sont valorisées dans la correction.
Exercice 1
Déterminer les primitives de la fonction f(x)=(x2+3)22x sur R.
Exercice 2
Déterminer les primitives de la fonction f(x)=sin(x)cos3(x) sur R.
Exercice 3
Déterminer la primitive F de la fonction f(x)=6x2−4x+3 sur R telle que F(1)=2.