user
Quelle est la primitive de cos²(x) ?
alphonsio

La primitive de cos⁡2(x)\cos^2(x) est :

x2+14sin⁡(2x)+C\frac{x}{2} + \frac{1}{4} \sin(2x) + C


Trouver la primitive de cos⁡2(x)\cos^2(x) nécessite de transformer cette expression en une forme plus facile à intégrer. On peut utiliser l'identité trigonométrique suivante pour cela :

cos⁡2(x)=1+cos⁡(2x)2\cos^2(x) = \frac{1 + \cos(2x)}{2}

Ainsi, la primitive de cos⁡2(x)\cos^2(x) devient la primitive de 1+cos⁡(2x)2\frac{1 + \cos(2x)}{2}.

∫cos⁡2(x) dx=∫1+cos⁡(2x)2 dx\int \cos^2(x) \, dx = \int \frac{1 + \cos(2x)}{2} \, dx

Cela peut être séparé en deux intégrales:

=12∫1 dx+12∫cos⁡(2x) dx= \frac{1}{2} \int 1 \, dx + \frac{1}{2} \int \cos(2x) \, dx

La primitive de 1 est simplement xx, donc:

12∫1 dx=x2\frac{1}{2} \int 1 \, dx = \frac{x}{2}

Pour calculer la primitive de cos⁡(2x)\cos(2x), on utilise le changement de variable u=2xu = 2x, donc du=2 dxdu = 2 \, dx ou dx=du2dx = \frac{du}{2}. Cela donne:

12∫cos⁡(2x) dx=12∫cos⁡(u)⋅du2=14∫cos⁡(u) du\frac{1}{2} \int \cos(2x) \, dx = \frac{1}{2} \int \cos(u) \cdot \frac{du}{2} = \frac{1}{4} \int \cos(u) \, du

La primitive de cos⁡(u)\cos(u) est sin⁡(u)\sin(u), d'où:

14∫cos⁡(u) du=14sin⁡(u)=14sin⁡(2x)\frac{1}{4} \int \cos(u) \, du = \frac{1}{4} \sin(u) = \frac{1}{4} \sin(2x)

En combinant ces résultats, on obtient la primitive de cos⁡2(x)\cos^2(x):

∫cos⁡2(x) dx=x2+14sin⁡(2x)+C\int \cos^2(x) \, dx = \frac{x}{2} + \frac{1}{4} \sin(2x) + C

où CC est la constante d'intégration.