84 CHAPITRE 7. INT´
EGRATION
pr`es) la d´eriv´ee de cos en x. On obtient avec le deuxi`eme cas de la proposition
ci-dessus : tan(x)dx =−ln(|cos(x)|) + C.
Traitons un autre exemple, o`u la fonction g�(x)n’apparaˆıt pas clairement `a
gauche. Dans ce cas, on fait le changement de variable d´esir´e, et on compense
l’absence de ce terme. La notation physicienne est alors tr`es efficace :
Exemple 7.3.13. — Calculons 4
0
dx
1 + √x. Pour ¸ca, le d´enominateur semble
p´enible, donc on est tent´e de poser u= 1 + √x. On a alors x= (u−1)2et
dx = 2(u−1)du. Quand xvarie entre 0et 4,uvarie entre 1et 3. On ´ecrit
donc (3) :
4
0
dx
1 + √x=3
1
2u−2
udu = 2 3
1
du −23
1
1
udu = 4 −2 ln(3)
A titre d’exercice, le lecteur pourra montrer dx
√1−x2= arcsin(x)+Cen
effectuant le changement de variable x= sin(u).
7.4. Int´egration des fonctions rationnelles
Une fraction rationnelle est un quotient de polynˆomes. `
A une fraction ra-
tionnelle est associ´ee une fonction (qui consiste `a ´evaluer le quotient des deux
fonctions polynˆomes), appel´ee fonction rationnelle, d´efinie partout sauf en les
racines du d´enominateur. Il est bon de savoir qu’on peut int´egrer toutes les
fonctions rationnelles.
3. Essayons de nous convaincre que le calcul que nous faisons rel`eve du changement de
variables. Pour ¸ca d´ecortiquons-le. On part d’une int´egrale de la forme 4
0f(x)dx. On ´ecrit
u=ϕ(x)(ici ϕ(x) = 1 + √x)etf(x) = g(u). Ici ϕest une bijection, donc on l’inverse :
x=ϕ
−1(u). Quand on calcule dx en fonction de uet du, on ´ecrit en r´ealit´e
dx
du =ϕ
−1�(u).
De plus, on a par d´efinition g(u) = f(ϕ
−1(u))
Quand on remplace dx par sa valeur ϕ
−1�(u)du et f(x)par g(u) = f(ϕ
−1(u)), on ´ecrit
l’´egalit´e :
4
0
f(x)dx =ϕ(4)
ϕ(0) ϕ
−1�(u)f(ϕ
−1(u))du.
Mais si on lit l’´egalit´e de droite `a gauche, on voit la formule de changement de variable, pour
x=ϕ
−1(u). Ce calcul est donc possible tant que ϕ
−1est d´erivable, c’est-`a-dire tant qu’on
peut calculer dx en fonction de uet du.