Initiation au calcul intégral/Intégrale d’une fonction sur un intervalle

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Intégrale d’une fonction sur un intervalle
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Chapitre 2
Leçon : Initiation au calcul intégral
Chap. préc. : Primitives d’une fonction
Chap. suiv. : Propriétés de l'intégrale


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Sommaire

[modifier] Définition de l'intégrale

Définition

Soit f une fonction dérivable sur un intervalle [a;b]. Soit F une primitive de f sur [a;b].

On appelle intégrale de f entre a et b (ou de a à b, ou sur [a;b]) et on note comme ci-dessous le nombre réel I :

I=\int_a^b{f(x)~\mathrm dx}= F(b)-F(a)

[modifier] Remarques

  • La signification du « dx » sera expliquée plus loin, il est indispensable de l’écrire.
  • I ne dépend pas de la primitive choisie. En effet, si G = F + k est une autre primitive de f :
\begin{align}I&=G(b)-G(a)\\
&=F(b)+k-(F(a)+k)\\
&=F(b)+k-F(a)-k\\
&=F(b)-F(a)\end{align}.

[modifier] Exemple de calcul d’intégrale

Calculer I=\int_0^1{(x-x^2+1)}~\mathrm dx

On note : f:x\mapsto\cdots

Donc une primitive de f est F : F:x\mapsto\cdots

Et I=\int_0^1{(x-x^2+1)}~\mathrm dx=\cdots


[modifier] Interprétation en termes d'aire

Propriété

Soit f une fonction dérivable et positive sur un intervalle [a;b] et soit \mathcal C la courbe représentative de f sur [a;b].

On note \mathcal A l’aire de la surface délimitée par :



\left\{ \begin{array}{l}
x=a\textrm{~:~droite~verticale}\\ 
x=b\textrm{~:~droite~verticale}\\ 
y=0\textrm{~:~axe~des~abscisses}\\ 
C:y=f(x)\textrm{~:~courbe~de~}f\\ 
\end{array} \right.
Integral as region under curve.jpg

alors cette aire vaut :

\mathcal A=\int_a^b f(x)~\mathrm dx.

[modifier] Primitive d'une fonction continue sur un intervalle

Théorème

Si f est une fonction continue sur un intervalle I

et si a est un réel de I,

soit A  : x\mapsto A(x) la fonction qui à x associe l'aire sous la courbe de f entre a et x.

alors pour tout x\in I,~A'(x)=f(x)\,


[modifier] Exemple

L’intégrale calculée plus haut représente donc l'aire ci-dessous :

Int poly 0 1.svg


Crystal Clear action back.png Primitives d’une fonction