Math Problem Statement

Q16 La valeur de l’int´egrale R 1 0 1 (2−x)(3−x) dx est A. 2 ln(2) − ln(3), B. ln(2) + 2 ln(3), C. − ln(3), D. ln(2) − 2, E. ln(3) − ln(2).

Solution

Pour résoudre cette intégrale et identifier la bonne réponse parmi les options proposées, suivons les étapes :

L’intégrale donnée est :
011(2x)(3x)dx\int_0^1 \frac{1}{(2-x)(3-x)} \, dx

Étape 1 : Décomposition en fractions partielles

On commence par décomposer 1(2x)(3x)\frac{1}{(2-x)(3-x)} en fractions partielles : 1(2x)(3x)=A2x+B3x.\frac{1}{(2-x)(3-x)} = \frac{A}{2-x} + \frac{B}{3-x}. En regroupant les dénominateurs : 1(2x)(3x)=A(3x)+B(2x)(2x)(3x).\frac{1}{(2-x)(3-x)} = \frac{A(3-x) + B(2-x)}{(2-x)(3-x)}. Cela donne : 1=A(3x)+B(2x).1 = A(3-x) + B(2-x).

Développons : 1=3AAx+2BBx.1 = 3A - Ax + 2B - Bx. Réorganisons : 1=(3A+2B)+(AB)x.1 = (3A + 2B) + (-A - B)x.

En identifiant les coefficients :

  1. Pour le terme constant : 3A+2B=13A + 2B = 1,
  2. Pour le terme en xx : AB=0-A - B = 0.

Résolvons ce système d’équations :

  1. 3A+2B=13A + 2B = 1,
  2. A+B=0    B=AA + B = 0 \implies B = -A.

Substituons B=AB = -A dans 3A+2B=13A + 2B = 1 : 3A+2(A)=1    3A2A=1    A=1.3A + 2(-A) = 1 \implies 3A - 2A = 1 \implies A = 1. Ainsi, B=A=1B = -A = -1.

Donc : 1(2x)(3x)=12x13x.\frac{1}{(2-x)(3-x)} = \frac{1}{2-x} - \frac{1}{3-x}.

Étape 2 : Calcul de l’intégrale

On peut maintenant écrire : 011(2x)(3x)dx=0112xdx0113xdx.\int_0^1 \frac{1}{(2-x)(3-x)} \, dx = \int_0^1 \frac{1}{2-x} \, dx - \int_0^1 \frac{1}{3-x} \, dx.

Pour 1axdx\int \frac{1}{a-x} \, dx, le résultat est lnax+C-\ln|a-x| + C. Appliquons cela :

  1. 0112xdx=ln2x01=[ln(1)ln(2)]=ln(2).\int_0^1 \frac{1}{2-x} \, dx = -\ln|2-x| \big|_0^1 = -[\ln(1) - \ln(2)] = \ln(2).

  2. 0113xdx=ln3x01=[ln(2)ln(3)]=ln(3)ln(2).\int_0^1 \frac{1}{3-x} \, dx = -\ln|3-x| \big|_0^1 = -[\ln(2) - \ln(3)] = \ln(3) - \ln(2).

Ainsi, l’intégrale totale est : ln(2)(ln(3)ln(2))=ln(2)ln(3)+ln(2)=2ln(2)ln(3).\ln(2) - (\ln(3) - \ln(2)) = \ln(2) - \ln(3) + \ln(2) = 2\ln(2) - \ln(3).

Étape 3 : Vérification avec les options

La bonne réponse est : A.2ln(2)ln(3).\boxed{A. 2\ln(2) - \ln(3).}

Questions supplémentaires :

  1. Pouvez-vous détailler davantage la méthode de décomposition en fractions partielles ?
  2. Pourquoi utilise-t-on le résultat 1axdx=lnax+C\int \frac{1}{a-x} \, dx = -\ln|a-x| + C ?
  3. Comment vérifier si une décomposition en fractions partielles est correcte ?
  4. Existe-t-il des méthodes alternatives pour calculer cette intégrale ?
  5. Quelle est l'importance des bornes dans le calcul intégral ?

Astuce : Pour vérifier vos résultats, calculez numériquement l'intégrale et comparez avec les expressions analytiques.

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Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Integration
Partial Fraction Decomposition
Logarithmic Integration

Formulas

Integral of 1 / (a - x): ∫ (1 / (a - x)) dx = -ln|a - x| + C
Partial Fraction Decomposition: 1 / [(2 - x)(3 - x)] = A / (2 - x) + B / (3 - x)

Theorems

Logarithmic Integration Theorem
Partial Fraction Decomposition Theorem

Suitable Grade Level

Undergraduate Mathematics or Advanced High School (Grades 11-12)