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Maths (Spé) — Analyse

Équations différentielles et primitives

Primitives, équation y' = ay, y' = ay + b

Résumé synthétiqueFiche en 4 sectionsQuiz de 10 questionsGratuit, sans pub

Cours de spé Maths. Même notion dans une autre matière : Équations différentielles — Maths complémentaires

Résumé

Dériver, vous savez faire. Mais sait-on remonter le courant ? Trouver une fonction $F$ dont la dérivée est une fonction $f$ donnée, c'est chercher une primitive : $F' = f$. Toute fonction continue en possède, et deux primitives ne diffèrent que d'une constante $C$. On apprend un petit catalogue de primitives usuelles (celle de $x^n$ est $\dfrac{x^{n+1}}{n+1}$, celle de $\dfrac{1}{x}$ est $\ln|x|$, celle de $e^x$ est $e^x$). Cette mécanique débloque les équations différentielles : des équations dont l'inconnue n'est plus un nombre mais une fonction, reliée à sa dérivée. Deux modèles dominent le programme : $y' = ay$, dont les solutions sont les exponentielles $y = C\,e^{ax}$, et $y' = ay + b$, dont les solutions sont $y = C\,e^{ax} - \dfrac{b}{a}$. Une condition initiale $y(x_0) = y_0$ fixe la constante $C$ et désigne l'unique solution. C'est le langage de la radioactivité, de la croissance des populations et du refroidissement.

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Questions fréquentes

Les points clés à retenir sur Équations différentielles et primitives, extraits du quiz de révision.

Parmi ces fonctions, lesquelles sont des primitives de $2x$ ?
Réponse :
$x^2$ et $x^2 + 5$ le sont toutes deux
Les primitives de $2x$ sont les $x^2 + C$. Ainsi $x^2$ (pour $C = 0$) et $x^2 + 5$ (pour $C = 5$) conviennent : deux primitives diffèrent toujours d'une constante.
Une primitive de $\dfrac{1}{x}$ sur $]0\,;+\infty[$ est :
Réponse :
$\ln|x|$
La dérivée de $\ln|x|$ est $\dfrac{1}{x}$, donc $\ln|x|$ est une primitive de $\dfrac{1}{x}$. La règle $x^n \to \dfrac{x^{n+1}}{n+1}$ ne marche pas ici car $n = -1$.
Une primitive de $\cos x$ est :
Réponse :
$\sin x$
$(\sin x)' = \cos x$, donc $\sin x$ est une primitive de $\cos x$. À l'inverse, une primitive de $\sin x$ est $-\cos x$.
Une primitive de $e^{2x}$ est :
Réponse :
$\dfrac{1}{2}e^{2x}$
Une primitive de $e^{ax}$ est $\dfrac{1}{a}e^{ax}$. Ici $a = 2$, donc la primitive est $\dfrac{1}{2}e^{2x} + C$. On vérifie : $\left(\dfrac{1}{2}e^{2x}\right)' = e^{2x}$.