Calcul infinitésimal Exemples

$\int_{0}^{\frac{π}{4}} \cos^{2} (x) d x$

Étape 1

Utilisez la formule de l’angle moitié pour réécrire $\cos^{2} (x)$ en $\frac{1 + \cos (2 x)}{2}$ .

$\int_{0}^{\frac{π}{4}} \frac{1 + \cos (2 x)}{2} d x$

Étape 2

Comme $\frac{1}{2}$ est constant par rapport à $x$ , placez $\frac{1}{2}$ en dehors de l’intégrale.

$\frac{1}{2} \int_{0}^{\frac{π}{4}} 1 + \cos (2 x) d x$

Étape 3

Séparez l’intégrale unique en plusieurs intégrales.

$\frac{1}{2} (\int_{0}^{\frac{π}{4}} d x + \int_{0}^{\frac{π}{4}} \cos (2 x) d x)$

Étape 4

Appliquez la règle de la constante.

$\frac{1}{2} (x]_{0}^{\frac{π}{4}} + \int_{0}^{\frac{π}{4}} \cos (2 x) d x)$

Étape 5

Laissez $u = 2 x$ . Alors $d u = 2 d x$ , donc $\frac{1}{2} d u = d x$ . Réécrivez avec $u$ et $d$ $u$ .

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Étape 5.1

Laissez $u = 2 x$ . Déterminez $\frac{d u}{d x}$ .

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Étape 5.1.1

Différenciez $2 x$ .

$\frac{d}{d x} [2 x]$

Étape 5.1.2

Comme $2$ est constant par rapport à $x$ , la dérivée de $2 x$ par rapport à $x$ est $2 \frac{d}{d x} [x]$ .

$2 \frac{d}{d x} [x]$

Étape 5.1.3

Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ est $n x^{n - 1}$ où $n = 1$ .

$2 \cdot 1$

Étape 5.1.4

Multipliez $2$ par $1$ .

$2$

Étape 5.2

Remplacez la limite inférieure pour $x$ dans $u = 2 x$ .

$u_{lower} = 2 \cdot 0$

Étape 5.3

Multipliez $2$ par $0$ .

$u_{lower} = 0$

Étape 5.4

Remplacez la limite supérieure pour $x$ dans $u = 2 x$ .

$u_{upper} = 2 \frac{π}{4}$

Étape 5.5

Annulez le facteur commun de $2$ .

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Étape 5.5.1

Factorisez $2$ à partir de $4$ .

$u_{upper} = 2 \frac{π}{2 (2)}$

Étape 5.5.2

Annulez le facteur commun.

$u_{upper} = 2 \frac{π}{2 \cdot 2}$

Étape 5.5.3

Réécrivez l’expression.

$u_{upper} = \frac{π}{2}$

Étape 5.6

Les valeurs déterminées pour $u_{lower}$ et $u_{upper}$ seront utilisées pour évaluer l’intégrale définie.

$u_{lower} = 0$

$u_{upper} = \frac{π}{2}$

Étape 5.7

Réécrivez le problème en utilisant $u$ , $d u$ et les nouvelles limites d’intégration.

$\frac{1}{2} (x]_{0}^{\frac{π}{4}} + \int_{0}^{\frac{π}{2}} \cos (u) \frac{1}{2} d u)$

Étape 6

Associez $\cos (u)$ et $\frac{1}{2}$ .

$\frac{1}{2} (x]_{0}^{\frac{π}{4}} + \int_{0}^{\frac{π}{2}} \frac{\cos (u)}{2} d u)$

Étape 7

Comme $\frac{1}{2}$ est constant par rapport à $u$ , placez $\frac{1}{2}$ en dehors de l’intégrale.

$\frac{1}{2} (x]_{0}^{\frac{π}{4}} + \frac{1}{2} \int_{0}^{\frac{π}{2}} \cos (u) d u)$

Étape 8

L’intégrale de $\cos (u)$ par rapport à $u$ est $\sin (u)$ .

$\frac{1}{2} (x]_{0}^{\frac{π}{4}} + \frac{1}{2} \sin (u)]_{0}^{\frac{π}{2}})$

Étape 9

Remplacez et simplifiez.

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Étape 9.1

Évaluez $x$ sur $\frac{π}{4}$ et sur $0$ .

$\frac{1}{2} ((\frac{π}{4}) + 0 + \frac{1}{2} \sin (u)]_{0}^{\frac{π}{2}})$

Étape 9.2

Évaluez $\sin (u)$ sur $\frac{π}{2}$ et sur $0$ .

$\frac{1}{2} ((\frac{π}{4}) + 0 + \frac{1}{2} ((\sin (\frac{π}{2})) - \sin (0)))$

Étape 9.3

Additionnez $\frac{π}{4}$ et $0$ .

$\frac{1}{2} (\frac{π}{4} + \frac{1}{2} (\sin (\frac{π}{2}) - \sin (0)))$

Étape 10

Simplifiez

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Étape 10.1

La valeur exacte de $\sin (\frac{π}{2})$ est $1$ .

$\frac{1}{2} (\frac{π}{4} + \frac{1}{2} (1 - \sin (0)))$

Étape 10.2

La valeur exacte de $\sin (0)$ est $0$ .

$\frac{1}{2} (\frac{π}{4} + \frac{1}{2} (1 - 0))$

Étape 10.3

Multipliez $- 1$ par $0$ .

$\frac{1}{2} (\frac{π}{4} + \frac{1}{2} (1 + 0))$

Étape 10.4

Additionnez $1$ et $0$ .

$\frac{1}{2} (\frac{π}{4} + \frac{1}{2} \cdot 1)$

Étape 10.5

Multipliez $\frac{1}{2}$ par $1$ .

$\frac{1}{2} (\frac{π}{4} + \frac{1}{2})$

Étape 11

Simplifiez

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Étape 11.1

Appliquez la propriété distributive.

$\frac{1}{2} \cdot \frac{π}{4} + \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2}$

Étape 11.2

Multipliez $\frac{1}{2} \cdot \frac{π}{4}$ .

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Étape 11.2.1

Multipliez $\frac{1}{2}$ par $\frac{π}{4}$ .

$\frac{π}{2 \cdot 4} + \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2}$

Étape 11.2.2

Multipliez $2$ par $4$ .

$\frac{π}{8} + \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2}$

Étape 11.3

Multipliez $\frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2}$ .

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Étape 11.3.1

Multipliez $\frac{1}{2}$ par $\frac{1}{2}$ .

$\frac{π}{8} + \frac{1}{2 \cdot 2}$

Étape 11.3.2

Multipliez $2$ par $2$ .

$\frac{π}{8} + \frac{1}{4}$

Étape 12

Le résultat peut être affiché en différentes formes.

Forme exacte :

$\frac{π}{8} + \frac{1}{4}$

Forme décimale :

$0.64269908 \dots$