Devoir Surveillé 2 S2 – 2ème Bac Sc Phys

Devoir Surveillé N°2 – Semestre 2

Calcul Intégral & Équations Différentielles

Mathématiques

Niveau : 2ème Année Bac Sciences Physiques

Durée : 2 heures

Nom et Prénom : …………………………………………………… Classe : ………… Note : …….. / 20
Exercice 1 : Calcul Intégral (6 points)
  1. Calculer les intégrales suivantes : (3 pts)
    • \(I = \int_{0}^{1} (x^2 – x + 2) \, dx\)
    • \(J = \int_{1}^{e} \frac{\ln(x)}{x} \, dx\)
    • \(K = \int_{0}^{\ln 2} \frac{e^x}{e^x + 1} \, dx\)
  2. En utilisant une intégration par parties, calculer l’intégrale suivante : (1.5 pts)
    \[ L = \int_{0}^{1} (x+1)e^x \, dx \]
  3. Calculer la valeur moyenne de la fonction \(f(x) = \cos(2x)\) sur l’intervalle \([0, \frac{\pi}{4}]\). (1.5 pts)
Exercice 2 : Équations Différentielles (6 points)
  1. Résoudre l’équation différentielle \((E_1) : y’ – 3y = 0\). (1 pt)
  2. Déterminer la solution \(f\) de l’équation \((E_1)\) telle que \(f(0) = 2\). (1 pt)
  3. On considère l’équation différentielle \((E_2) : y » + 4y’ + 4y = 0\).
    1. Résoudre l’équation \((E_2)\). (1.5 pts)
    2. Déterminer la solution \(g\) de l’équation \((E_2)\) qui vérifie les conditions initiales \(g(0) = 1\) et \(g'(0) = -1\). (1.5 pts)
  4. Résoudre l’équation \(y » + 9y = 0\). (1 pt)
Exercice 3 : Étude et Calcul d’aire (8 points)

Soit \(f\) la fonction définie sur \(\mathbb{R}\) par : \(f(x) = e^x – x\).

  1. Étudier les variations de \(f\) sur \(\mathbb{R}\). (1.5 pts)
  2. Dresser le tableau de variations de \(f\) et montrer que pour tout \(x \in \mathbb{R}\), \(f(x) \geq 1\). (1.5 pts)
  3. Calculer l’intégrale \(A = \int_{0}^{1} f(x) \, dx\). (1 pt)
  4. Soit \((C_f)\) la courbe représentative de \(f\) dans un repère orthonormé \((O, \vec{i}, \vec{j})\) avec \(\|\vec{i}\| = 2 \, cm\).
    1. Calculer en \(cm^2\) l’aire du domaine délimité par la courbe \((C_f)\), l’axe des abscisses et les droites d’équations \(x = 0\) et \(x = 1\). (2 pts)
    2. On considère la fonction \(h(x) = e^x\). Déterminer l’aire du domaine délimité par les courbes \((C_f)\) et \((C_h)\) entre les droites \(x = 0\) et \(x = 1\). (2 pts)

Fin du Devoir Surveillé 2 – Semestre 2 – 2Bac Sc. Physiques