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Calcul des primitives d’une fonction rationnelle

On considère la fonction $ f $ définie sur $ \left]1 ; +\infty \right[ $ par :

$ f\left(x\right)=\dfrac{x^{3} - x^{2} - x+3}{\left(x - 1\right)^{2}} $
  1. Déterminer les réels $ a $, $ b $, $ c $ tels que :

    $ f\left(x\right)=ax+b+\dfrac{c}{\left(x - 1\right)^{2}} $
  2. En déduire l'ensemble des primitives de la fonction $ f $.

Corrigé

  1. $ ax+b+\dfrac{c}{\left(x - 1\right)^{2}}=\dfrac{\left(ax+b\right)\left(x - 1\right)^{2}+c}{\left(x - 1\right)^{2}}=\dfrac{\left(ax+b\right)\left(x^{2} - 2x+1\right)+c}{\left(x - 1\right)^{2}} $

    $ ax+b+\dfrac{c}{\left(x - 1\right)^{2}}=\dfrac{ax^{3} - 2ax^{2}+ax+bx^{2} - 2bx+b+c}{\left(x - 1\right)^{2}} $

    $ ax+b+\dfrac{c}{\left(x - 1\right)^{2}}=\dfrac{ax^{3}+\left(b - 2a\right)x^{2}+\left(a - 2b\right)x+\left(b+c\right)}{\left(x - 1\right)^{2}} $

    En identifiant les coefficients du polynôme au numérateur on obtient :

    ♦  $ a=1 $

    ♦  $ b - 2a= - 1 $

    ♦  $ a - 2b= - 1 $

    ♦  $ b+c=3 $

    c'est à dire $ a=1, b=1, c=2 $.

    Par conséquent :

    $ f\left(x\right)=x+1+\dfrac{2}{\left(x - 1\right)^{2}} $
  2. $ x\mapsto \dfrac{1}{\left(x - 1\right)^{2}} $ est de la forme $ x\mapsto \dfrac{u^{\prime}\left(x\right)}{u\left(x\right)^{2}} $ dont une primitive est : $ x\mapsto - \dfrac{1}{u\left(x\right)} $

    Les primitives de $ f $ sur $ \left]1 ; +\infty \right[ $ sont donc les fonctions $ F $ définies par :

    $ F\left(x\right)=\dfrac{x^{2}}{2}+x - \dfrac{2}{x - 1}+k $

    $ k \in \mathbb{R} $