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Mathématiques · Paramédical (ISPITS) — Soins infirmiers

Calcul intégral et primitives

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

  • Une fonction $F$ est une primitive de $f$ sur $I$ si $F'(x) = f(x)$ pour tout $x \in I$.
  • Si $F$ est une primitive de $f$, alors toutes les primitives sont de la forme $F(x) + C$ ($C \in \mathbb{R}$).
  • L'intégrale de $f$ sur $[a, b]$ est : $\int_{a}^{b} f(x) dx = [F(x)]_{a}^{b} = F(b) - F(a)$.
  • Linéarité : $\int (af(x) + bg(x)) dx = a\int f(x) dx + b\int g(x) dx$.
  • Chasles : $\int_{a}^{b} f(x) dx + \int_{b}^{c} f(x) dx = \int_{a}^{c} f(x) dx$.

Méthodes à maîtriser

  • Reconnaître les primitives usuelles (ex: $x^n \to \frac{x^{n+1}}{n+1}$, $\frac{1}{x} \to \ln|x|$, $e^x \to e^x$).
  • Utiliser l'intégration par parties : $\int_{a}^{b} u(x)v'(x) dx = [u(x)v(x)]{a}^{b} - \int{a}^{b} u'(x)v(x) dx$.
  • Calculer l'aire d'un domaine : $\mathcal{A} = \int_{a}^{b} |f(x)| dx \times u.a$.

Exemples corrigés

  • Primitive de $f(x) = 3x^2 + 2x$ : $F(x) = x^3 + x^2 + C$.
  • Calcul de $\int_{1}^{e} \frac{1}{x} dx = [\ln|x|]_{1}^{e} = \ln(e) - \ln(1) = 1 - 0 = 1$.

Erreurs fréquentes

  • Oublier la constante $C$ lors de la recherche d'une primitive.
  • Inverser les bornes de l'intégrale (le signe change).
  • Confondre la dérivée et la primitive (ex: primitive de $e^x$ est $e^x$, pas $e^x$ dérivé).

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Calcul intégral et primitives

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La primitive de $f(x) = 4x^3$ est :

❓ Questions fréquentes

C'est quoi la différence entre une primitive et une intégrale ?
  1. La primitive est une fonction $F(x)$ telle que sa dérivée donne $f(x)$.
  2. L'intégrale est un nombre réel qui représente (souvent) une aire sous la courbe entre deux bornes.

💡 À retenir : La primitive est l'outil, l'intégrale est le calcul final.

Kifach n3ref wach nkhdem b'l'intégration par parties wla la ?
  1. Si tu as un produit de deux fonctions différentes (ex: $x \cdot e^x$ ou $x \cdot \ln(x)$).
  2. Si tu ne trouves pas de primitive directe.

💡 À retenir : Choisis $u(x)$ pour qu'elle devienne plus simple après dérivation (règle LIATE : Log, Inverse, Algébrique, Trigo, Expo).

Est-ce que l'intégrale peut être négative ?

Oui, si la fonction $f(x)$ est en dessous de l'axe des abscisses sur l'intervalle $[a, b]$, alors l'intégrale sera négative.

💡 À retenir : L'intégrale est un calcul algébrique, l'aire est toujours positive.

Chno hiya l'khassiya dyal Chasles?

C'est la relation qui permet de couper une intégrale en deux : $\int_{a}^{c} = \int_{a}^{b} + \int_{b}^{c}$.

💡 À retenir : Très utile quand la fonction change d'expression ou de signe.

Comment trouver la constante C dans une primitive ?

On te donne souvent une condition initiale, par exemple $F(1) = 5$. Tu remplaces $x$ par 1 dans ton expression $F(x) + C$ et tu résous l'équation.

💡 À retenir : Sans condition initiale, $C$ reste une constante arbitraire.

Wach l'intégrale dyal 1/x hiya ln(x) dima ?

Oui, sur les intervalles où $x > 0$. Si $x < 0$, la primitive est $\ln(-x)$. En général, on écrit $\ln|x|$.

💡 À retenir : Ne jamais oublier la valeur absolue si l'intervalle contient des nombres négatifs.

Est-ce que l'intégrale d'une somme est la somme des intégrales ?

Oui, grâce à la linéarité de l'intégrale. $\int (f+g) = \int f + \int g$.

💡 À retenir : Cela ne marche pas pour le produit : $\int (f \cdot g) \neq \int f \cdot \int g$.

Kifach n7seb l'mesaha (aire) dyal domaine?
  1. Tu calcules l'intégrale de la fonction sur l'intervalle donné.
  2. Tu prends la valeur absolue du résultat.
  3. Tu multiplies par l'unité d'aire (souvent $1 \text{ cm}^2$ ou $4 \text{ cm}^2$).

💡 À retenir : Une aire est toujours positive, ne l'oublie jamais.

Pourquoi on utilise l'intégration par parties ?

Pour transformer une intégrale difficile en une intégrale plus simple à calculer.

💡 À retenir : La formule est $\int u v' = [uv] - \int u' v$.

Est-ce que l'ordre des bornes est important ?

Oui, si tu inverses les bornes, le signe de l'intégrale change. $\int_{a}^{b} = - \int_{b}^{a}$.

💡 À retenir : Toujours vérifier que la borne du bas est plus petite que celle du haut.

Est-ce que je peux sortir un x de l'intégrale ?

Non ! Tu ne peux sortir que les constantes (nombres). Le $x$ doit rester à l'intérieur car il dépend de l'intégration.

💡 À retenir : Seuls les nombres réels peuvent sortir de l'intégrale.

Est-ce que les fonctions exponentielles sont difficiles à intégrer ?

Au contraire, ce sont les plus simples ! La primitive de $e^x$ est $e^x$, et celle de $e^{ax+b}$ est $\frac{1}{a}e^{ax+b}$.

💡 À retenir : N'oublie jamais de diviser par le coefficient devant $x$.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Calculer l'intégrale suivante : $I = \int_{0}^{1} (3x^2 - 2x + 1) dx$.

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Exercice 2

Soit $f(x) = x e^x$. Calculer $\int_{0}^{1} x e^x dx$ en utilisant l'intégration par parties.

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Exercice 3

Calculer l'aire du domaine délimité par la courbe de $f(x) = \frac{1}{x}$, l'axe des abscisses et les droites $x=1$ et $x=e$.

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