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Intégrales – Exercices corrigés

Intégrales – Exercices corrigés
Exercice 1 ⭐⭐

La fonction \(h\) est définie sur \(\mathbb{R}^*\) par :

\[ h(x)=\frac{e^x-2}{e^x-1} \]

1) Déterminer \(a\) et \(b\) réels tels que pour tout \(x\) appartenant à \(\mathbb{R}^*\) :

\[ h(x)=a+\frac{be^x}{e^x-1} \]

2) Calculer :

\[ \int_1^2 h(x)\,dx \]
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Solution :

On a :

\[ \frac{e^x-2}{e^x-1} = a+\frac{be^x}{e^x-1} \]

En mettant au même dénominateur :

\[ \frac{e^x-2}{e^x-1} = \frac{a(e^x-1)+be^x}{e^x-1} \]

Donc :

\[ e^x-2 = a(e^x-1)+be^x \]

Ce qui donne :

\[ e^x-2=(a+b)e^x-a \]

Par identification :

\[ \begin{cases} a+b=1\\ -a=-2 \end{cases} \]

Ainsi :

\[ \boxed{a=2} \qquad \boxed{b=-1} \]

Donc :

\[ h(x)=2-\frac{e^x}{e^x-1} \]

Pour calculer l'intégrale :

\[ \int_1^2h(x)\,dx = \int_1^2 \left( 2-\frac{e^x}{e^x-1} \right)dx \]

Or :

\[ \int\frac{e^x}{e^x-1}\,dx = \ln|e^x-1| \]

Ainsi :

\[ \int_1^2h(x)\,dx = \left[ 2x-\ln(e^x-1) \right]_1^2 \]

Donc :

\[ = 2-\ln(e^2-1)+\ln(e-1) \]

Comme :

\[ e^2-1=(e-1)(e+1) \]

Finalement :

\[ \boxed{ \displaystyle \int_1^2h(x)\,dx = 2-\ln(e+1) } \]
\[
h(x)=\frac{e^x-2}{e^x-1}
\]

\[
h(x)=a+\frac{be^x}{e^x-1}
\]

\[
e^x-2=a(e^x-1)+be^x
\]

\[
e^x-2=(a+b)e^x-a
\]

\[
\begin{cases}
a+b=1\\
-a=-2
\end{cases}
\]

\[
\boxed{a=2,\quad b=-1}
\]

\[
h(x)=2-\frac{e^x}{e^x-1}
\]

\[
\int_1^2h(x)\,dx
=
\left[
2x-\ln(e^x-1)
\right]_1^2
\]

\[
\boxed{
\int_1^2h(x)\,dx
=
2-\ln(e+1)
}
\]