Résolution d’intégrales contenant des expressions
trigonométriques.
A.
sin cos
mn
u u du
1. m et/ou n sont des entiers positifs impairs
modifier la fonction trigonométrique dont l’exposant est impair ou dont l’exposant est
le plus petit impair en procédant comme suit:
isoler un facteur de puissance un
mettre en évidence un facteur carré et utiliser l’identité sin pour
obtenir une intégrale de la forme cos
22
1uu+=
sin cos
pu u du
co
ou
u sinu du
p
celle-ci pourra se résoudre par un changement de variable.
(voir les exemples 1 à 3)
2. m et n sont des entiers positifs pairs
Dans tous ces cas on s’organisera pour obtenir une fonction trigonométrique unique :
mettre en évidence un facteur carré et utiliser les identités trigonométriques
sin ( cos ) cos ( cos )
22
1
212 1
212uuuu=− =+ ou
pour obtenir une intégrale contenant une ou des intégrales de la forme
cos vdv
ou cos
pvdv
dans le dernier cas il faudra réutiliser la dernière identité jusqu’à ce que l’on
obtienne l’intégrale d’un cosinus si p est pair sinon on se retrouve dans le cas 1.
(voir les exemples 4 à 6)
Claude Skeene th_integ_express_trigo_sin_cos_sec_tan_3(int_etri.pdf) Page 1/5
B.
tan sec
mn
u u du
1. n est pair
isoler un facteur et transformer le reste avec l’identité trigonométrique
sec2u
sec tan
22
1uu=+
on obtient alors une intégrale pouvant se résoudre par changement de variable
ayant la forme
tan sec
pu u du
2
celle-ci pourra se résoudre par un changement de variable.
(voir les exemples 19 à 22)
2. m et n sont impairs
isoler un facteur et transformer par
l’identité sec tanu u tanmu
1
tan sec
22
1uu=
on obtient une intégrale pouvant se résoudre par changement de variable et de la
forme
sec sec tan
pu u u du
celle-ci pourra se résoudre par un changement de variable.
(voir les exemples 23 et 24)
3. m est pair et n est impair
transformer ta
n
mu en mettant en évidence un facteur carré et en utilisant
l’identitétan sec
22
1uu=
effectuer les opérations pour obtenir une intégrale de la forme
secpu du
où p est impair
utiliser la formule de réduction
2
2
sec tan 2
sec sec , 2
11
p
pp
uu
p
udu udu p
pp
=+
−−
∫∫
et utiliser la formule suivante
sec ln sec tanudu u u C=+
+
(voir les exemples 25 et 26)
Claude Skeene th_integ_express_trigo_sin_cos_sec_tan_3(int_etri.pdf) Page 2/5
Exemples
1-
32 2 2 22
34
24 2 4
sin cos sin sin cos (1 cos )cos sin
cos cos
(cos cos )sin cos sin cos sin 34
x xdx xx xdx x xxdx
xx
x
x xdx x x dx x x dx C
===
−= − =+
∫∫ ∫
∫∫+
2-
32 2 2
3
cos cos cos (1 sin )cos cos sin cos
sin
sin 3
x
dx x x dx x x dx x dx x x dx
x
xC
===
−+
∫∫ =
3- a)
35 2 5 25
68
57 5 7
sin cos sin sin cos (1 cos )cos sin
cos cos
(cos cos)sin cos sin cos sin 68
x xdx xx xdx x xxdx
xx
x
x x dx x x dx x x dx C
===
−= − =+
∫∫ ∫
∫∫+
b)
57 4 7 227
247
7911
81012
sin cos sin sin cos (1 cos ) cos sin
(1 2 cos cos ) cos sin
cos sin 2 cos sin cos sin
cos cos cos
8512
x xdx xx xdx x xxdx
xxxxdx
xxdx xxdx xxdx
xxx
C
===
+=
+=
++
∫∫ ∫
∫∫
4-
2111
222 sin2
cos (1 cos2 ) cos2
24
xx
x
dx x dx dx x dx C=+ = + =+ +
∫∫ ∫
5-
[]
2
422 2
11
24
2
11 1 1
42 4 4
sin (sin ) (1 cos2 ) (1 2cos2 cos 2 )
sin2 (1 cos4 )
cos2 cos 2
44 2
3sin2sin4
84 32
x
dx x dx x dx x x dx
xx x
dx x dx x dx dx
xxx
C
===+
+
−+ =+ =
−++
∫∫ ∫
∫∫ ∫
=
Claude Skeene th_integ_express_trigo_sin_cos_sec_tan_3(int_etri.pdf) Page 3/5
6-
[
]
2
24 2 22 11
22
223
11
88
2
11
88
2
1
8
sin cos sin (cos ) (1 cos 2 ) (1 cos2 )
(1 cos 2 )(1 cos2 ) (1 cos 2 cos 2 cos 2 )
(1 cos 4 ) sin 2
(cos 2 cos 2 )
82 16
sin 4 sin 2 ((1 sin 2 ) c
16 64 16
x x dx x x dx x x dx
xxdx xxxdx
xxx
dx x x dx
xxx x
==+=
+=+=
+
+=
+−−
∫∫ ∫
∫∫
∫∫
3
os 2 )
sin 4 sin 2 sin 2
16 64 16 48
xdx
xxx x
C
=
−−++
19-
42222
42
3232 2
tan sec tan sec sec tan (tan 1)sec
tan tan
(tan tan)sec tan sec tan sec 42
xxdx xxxdx xx xdx
xx
x x dx x x dx x x dx C
==+=
+= + =+
∫∫ ∫
∫∫+
20-
34 322 32 2
532 52 32
64
tan sec tan sec sec tan(tan 1)sec
(tan tan )sec tan sec tan sec
tan tan
64
x
xdx x x xdx x x xdx
x x xdx x xdx x xdx
xx
C
==+
+= + =
++
∫∫ ∫
∫∫
=
21-
64222
422 53 2
52 32 2
642
tan sec tan sec sec tan (tan 1) sec
tan (tan 2 tan 1)sec (tan 2 tan tan )sec
tan sec 2 tan sec tan sec
tan tan tan
622
x x dx x x x dx x x x dx
xx x xdx x x xxdx
xxdx xxdx xxdx
xxx
C
==+
++ = ++
++=
+++
∫∫ ∫
∫∫
∫∫
2
=
=
22-
44 422 42 2
642 62 42
75
tan sec tan sec sec tan (tan 1)sec
(tan tan )sec tan sec tan sec
tan tan
75
x
xdx x x xdx x x xdx
x x xdx x xdx x xdx
xx
C
==+
+= + =
++
∫∫ ∫
∫∫
=
23-
32 2
3
2
tan sec tan tan sec (sec 1)sec tan
sec
sec sec tan sec tan sec
3
x
xdx x x xdx x x xdx
x
x x xdx x xdx x C
==
−=+
∫∫ ∫
∫∫
=
Claude Skeene th_integ_express_trigo_sin_cos_sec_tan_3(int_etri.pdf) Page 4/5
24-
35 2 4
24 64
75
64
tan sec tan tan sec sec
(sec 1)sec sec tan (sec sec ) sec tan
sec sec
sec sec tan sec sec tan 75
xxdx xxxxdx
x xxxdx x x xxdx
xx
xx xdx xx xdx C
==
==
=+
∫∫
∫∫
∫∫
25-
22 3
tan sec (sec 1)sec sec sec
sec tan 1 sec tan 1
sec sec ln sec tan
22 22
x x dx x x dx x dx x dx
xx xx
x
dx x dx C x x C
=− = − =
+−+=+
∫∫ ∫
∫∫ +
26-
42242
53
333
3
3
tan sec (sec 1) sec (sec 2sec 1)sec
sec 2 sec sec
sec tan 3 sec 2 sec ln sec tan
44
sec tan 5 sec tan 1 sec ln sec tan
4422
sec tan 5
48
x
xdx x xdx x x xdx
xdx xdx xdx
xx xdx xdx x x
xx xx xdx x x
xx
=− =−+
−+=
+−++=
⎡⎤
−+++=
⎢⎥
⎣⎦
∫∫ ∫
∫∫
∫∫
=
3
5
sec tan ln sec tan ln sec tan
8
sec tan 5 3
sec tan ln sec tan
48 8
xx xx xxC
xx xx x xC
−++++=
−+++
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