Soit c ∈] a, b [. On dit que la fonction f est intégrable (à droite) en a
si l'intégrale ∫ a c
f ( t) d t converge
et on dit qu'elle est intégrable (à gauche) en b
si l'intégrale ∫ c b
f ( t) d t converge. Si elle est intégrable aux deux bornes de l'intervalle alors elle est dite intégrable sur l'intervalle] a, b [ et son intégrale généralisée est définie à l'aide de la relation de Chasles. Remarque Une fonction continue sur un intervalle est donc intégrable en une borne de cet intervalle si et seulement si une primitive de cette fonction a une limite finie en cette borne. La fonction inverse n'est pas intégrable en +∞, ni en −∞, ni en 0 (ni à droite ni à gauche). Pour tout λ ∈ R ∗+, la fonction x ↦ e − λ x est intégrable en +∞
avec ∫ 0 +∞ e − λ t d t = 1 / λ. La fonction logarithme est intégrable en 0 mais pas en +∞. Démonstration
La fonction inverse admet la fonction logarithme comme primitive sur R +∗, qui diverge en 0 et en +∞. Pour tout x ∈ R +
on a ∫ 0 x e − λ t d t
= −1 / λ (e − λ x − 1).
Croissance De L Intégrale De L'article
Introduction
Il existe plusieurs procédés pour définir l'intégrale d'une fonction réelle f continue sur un segment [ a, b] de R. Si la fonction est positive, cette intégrale, notée ∫ a b f ( t) d t, représente l'aire du domaine délimité au dessus de l'axe des abscisses et en dessous de la courbe, entre les deux axes verticaux d'équation x = a
et x = b dans le plan muni d'un repère orthonormé. Dans le cas général, l'intégrale mesure l' aire algébrique du domaine délimité par la courbe et l'axe des abscisses, c'est-à-dire que les composantes situées sous l'axe des abscisses sont comptées négativement. Par convention, on note aussi ∫ b a f ( t) d t = − ∫ a b f ( t) d t. L' intégrale de Riemann traduit analytiquement cette définition géométrique, qui aboutit aux propriétés fondamentales suivantes. Cohérence avec les aires de rectangles
Pour toute fonction constante de valeur c ∈ R
sur un intervalle I de R,
pour tout ( a, b) ∈ I 2,
on a
∫ a b c d t = c × ( b − a). Positivité
Soit f une fonction continue et positive
sur un segment [ a, b].
Croissance De L Intégrale C
Évidemment, si elles sont égales, l'intégrale est nulle. Sinon, la valeur obtenue exprimée en unités d'aire (u. a. ) est égale à une primitive en \(b\) moins une primitive en \(a, \) soit \(F(b) - F(a). \) Une u. est l'aire du rectangle construit à partir des deux normes du plan (une largeur de 1 et une hauteur de 1). Comme une intégrale détermine une aire, elle ne peut pas être négative. Note: on utilise une primitive sans constante inutile: on voit bien qu'elle serait soustraite à elle-même. Prenons un exemple simple, tiré de l'épreuve du bac ES (juin 2007, Amérique du nord):
\(f(x) = -1 + \frac{1}{2x - 1}, \) calculer \(\int_1^3 {f(x)dx} \)
La fonction est définie et continue sur \([1\, ;3]. \) Le quotient se présente sous une forme \(\frac{u'(x)}{u(x)}\) à condition de le multiplier par \(\frac{1}{2}. \) C'est une dérivée logarithmique. On indique la primitive sans constante entre crochets puis on soustrait \(F(3) – F(1)\):
\(\left[ { - x + \frac{1}{2}\ln (2x - 1)} \right]_1^3\) \(=\) \(-2 + \frac{1}{2}\ln 5\)
Notez que cette fonction est négative sur l'intervalle étudié.
Croissance De L Intégrale Tome 1
Généralités sur les intégrales définies
En feuilletant un livre de maths, on repère vite les intégrales avec leur opérateur particulièrement décoratif (l' intégrateur) qui ressemble à un S élastique sur lequel on a trop tiré (c'est d'ailleurs bien un S, symbole de SOMME). Graphiquement, l'intégration sert à mesurer une aire comprise entre deux valeurs (éventuellement infinies), l'axe des abscisses et la courbe représentative d'une fonction continue (voire prolongée par continuité), mais aussi des volumes dans un espace à trois dimensions. Cette opération permet en outre de calculer la valeur moyenne prise par une fonction sur un intervalle. Note: le contenu de cette page est destiné à rafraîchir les souvenirs des étudiants et à servir de repère aux élèves de terminale générale qui ont déjà assimilé une introduction aux intégrales. Présentation
Soit deux réels \(a\) et \(b\) avec \(b > a\) et une fonction \(f\) continue positive entre ces deux valeurs. La somme de \(a\) à \(b\) de \(f(x) dx\) s'écrit (le « \(dx\) » est le symbole différentiel):
\[\int_a^b {f(x)dx} \]
\(a\) et \(b\) sont les bornes de l'intégrale.
Dans ce cas, $\displaystyle\int_a^b{f(x)\;\mathrm{d}x}=-\int_b^a{f(x)\;\mathrm{d}x}$ et puisque $b\lt a$, d'après le cas précédent, il existe $c$ dans $[b, a]$ tel que: \[f(c)=\frac{1}{a-b}\int_b^a{f(x)\;\mathrm{d}x}=-\frac{1}{a-b}\int_a^b{f(x)\;\mathrm{d}x}=\frac{1}{b-a}\int_a^b{f(x)\;\mathrm{d}x}. \]Ce qui démontre le théorème dans ce second cas. Interprétation: Graphique Lorsque $f$ est continue et positive sur $[a, b]$, l'aire du domaine situé sous la courbe $C_f$ de $f$ coïncide avec celle du rectangle de dimensions $m$ et $b-a$.