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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 :

  • $f(x) = a \implies F(x) = ax + c$
  • $f(x) = x^n \implies F(x) = \frac{x^{n+1}}{n+1} + c$ ($n \neq -1$)
  • $f(x) = \frac{1}{x^2} \implies F(x) = -\frac{1}{x} + c$
  • $f(x) = \frac{1}{\sqrt{x}} \implies F(x) = 2\sqrt{x} + c$
  • $f(x) = \cos(ax+b) \implies F(x) = \frac{1}{a}\sin(ax+b) + c$
  • $f(x) = \sin(ax+b) \implies F(x) = -\frac{1}{a}\cos(ax+b) + c$

Méthodes à maîtriser

  1. Reconnaître la forme : Identifier si la fonction est de la forme $u'u^n$, $\frac{u'}{u^2}$, ou $u' \cdot f'(u)$.
  2. Utiliser la linéarité : $\int (af + bg) dx = aF + bG$.
  3. Déterminer la constante $c$ : Utiliser une condition initiale donnée (ex: $F(x_0) = y_0$) pour trouver la valeur de $c$.

Exemples corrigés

Exemple 1 : Primitive de $f(x) = 3x^2 + 2x$. $F(x) = 3 \cdot \frac{x^3}{3} + 2 \cdot \frac{x^2}{2} + c = x^3 + x^2 + c$. Exemple 2 : Primitive de $f(x) = (2x+1)(x^2+x)^3$. On pose $u(x) = x^2+x$, alors $u'(x) = 2x+1$. La forme est $u'u^3$. $F(x) = \frac{1}{4}(x^2+x)^4 + c$.

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.

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Fonctions primitives

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Quelle est la primitive de $f(x) = 4x^3$ ?

❓ Questions fréquentes

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.

  1. Calcule $F'(x)$.
  2. Simplifie l'expression obtenue.
  3. 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 $u \neq 0$).

  1. Identifie $u(x)$.
  2. Vérifie que $u'(x)$ est présent.
  3. 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 $u' = 2x$.

  1. Écris $f(x) = \frac{1}{2} \cdot 2x(x^2+1)^3$.
  2. 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 :

  1. Si c'est une puissance de parenthèses, pense à $u'u^n$.
  2. Si c'est une fraction avec un carré au dénominateur, pense à $u'/u^2$.
  3. 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.

  1. Dérivée de $\sin$ est $\cos$.
  2. 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 $\mathbb{R}$.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 2

Déterminer les primitives de la fonction $f(x) = \sin(x) \cos^3(x)$ sur $\mathbb{R}$.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 3

Déterminer la primitive $F$ de la fonction $f(x) = 6x^2 - 4x + 3$ sur $\mathbb{R}$ telle que $F(1) = 2$.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

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