📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
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Définition : Si $F$ est une primitive de $f$ sur $[a, b]$, alors l'intégrale de $f$ de $a$ à $b$ est : $$\int_{a}^{b} f(x) , dx = [F(x)]_{a}^{b} = F(b) - F(a)$$
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Propriétés :
- Linéarité : $\int_{a}^{b} (cf(x) + g(x)) , dx = c\int_{a}^{b} f(x) , dx + \int_{a}^{b} g(x) , dx$
- Relation de Chasles : $\int_{a}^{b} f(x) , dx + \int_{b}^{c} f(x) , dx = \int_{a}^{c} f(x) , dx$
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Valeur moyenne : La valeur moyenne $M$ d'une fonction $f$ continue sur $[a, b]$ est : $$M = \frac{1}{b-a} \int_{a}^{b} f(x) , dx$$
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Intégration par parties (IPP) : Si $u$ et $v$ sont des fonctions dérivables sur $[a, b]$ telles que $u'$ et $v'$ sont continues : $$\int_{a}^{b} u(x)v'(x) , dx = [u(x)v(x)]{a}^{b} - \int{a}^{b} u'(x)v(x) , dx$$
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Aire : L'aire $\mathcal{A}$ comprise entre la courbe de $f$ (positive) et l'axe des abscisses sur $[a, b]$ est : $$\mathcal{A} = \int_{a}^{b} f(x) , dx$$
Méthodes à maîtriser
- Calculer une intégrale simple : Trouver la primitive $F(x)$, puis remplacer $x$ par la borne supérieure et soustraire la valeur de la borne inférieure.
- Utiliser l'IPP : Identifier $u(x)$ (la fonction qui se simplifie en dérivant, ex: $x^n$) et $v'(x)$ (la fonction dont on connaît la primitive, ex: $e^x$ ou $\cos(x)$).
- Calculer une aire entre deux courbes : Si $f(x) \geq g(x)$ sur $[a, b]$, l'aire est $\int_{a}^{b} (f(x) - g(x)) , dx$.
Exemples corrigés
Exemple 1 : Calculer $I = \int_{0}^{1} (3x^2 + 2x) , dx$.
- On cherche une primitive de $f(x) = 3x^2 + 2x$.
- $F(x) = x^3 + x^2$.
- $I = [x^3 + x^2]_{0}^{1} = (1^3 + 1^2) - (0^3 + 0^2) = 2$.
Exemple 2 : Calculer $J = \int_{0}^{1} x e^x , dx$ par IPP.
- On pose $u(x) = x \Rightarrow u'(x) = 1$ et $v'(x) = e^x \Rightarrow v(x) = e^x$.
- $J = [x e^x]{0}^{1} - \int{0}^{1} 1 \cdot e^x , dx$.
- $J = (1 \cdot e^1 - 0) - [e^x]_{0}^{1} = e - (e^1 - e^0) = e - e + 1 = 1$.
Erreurs fréquentes
- Oublier de changer les bornes : Toujours utiliser les mêmes bornes $a$ et $b$ pour les deux parties de l'IPP.
- Erreur de signe : Faire attention au signe "moins" devant l'intégrale dans la formule de l'IPP.
- Confondre aire et intégrale : L'intégrale peut être négative, mais une aire est toujours positive. Si $f(x) < 0$, l'aire est $\int_{a}^{b} -f(x) , dx$.