Attention Il faut bien connaître la dérivation et les dérivées pour préparer cette leçon. Revoir et bien connaître le tableau des fonctions usuelles et de leur fonction dérivée. Il faut avoir vu les fonctions exponentielle et logarithme. 1. Définitions a. Unités d'aire Dans un repère orthogonal (O; I; J) l'unité d'aire, notée u. a est l'aire du rectangle OIAJ. Pour le repère ci-dessus (unités en cm), l'unité d'aire est de 3 × 1 = 3 cm 2. Si l'on calcule l'aire d'une figure géométrique dans ce repère, le résultat en cm 2 devra être multiplié par 3. Remarque Cette définition est très utilisée pour les différents calculs d'aires qui suivront. b. Intégrale d'une fonction continue positive Pour une fonction f continue, positive sur un intervalle I = [a; b], soit C sa courbe représentative sur I dans un repère orthogonal. L'intégrale de a à b de la fonction f sur I est l'aire (en unités d'aires) du domaine compris entre l'axe des abscisses, la courbe C et les verticales d'abscisses x = a et x = b. On note et on dira « intégrale de a à b de f » ou « somme de a à b de f ».
Pour tout réel x: f\left(x\right)-g\left(x\right)=7x-8-\left(x^2-3x+1\right) f\left(x\right)-g\left(x\right)=-x^2+10x-9 On détermine le signe de ce trinôme du second degré. \Delta=10^2-4\times \left(-1\right)\times\left(-9\right)=100-36=64=8^2 Le trinôme est donc du signe de a (négatif) à l'extérieur des racines, et positif à l'intérieur des racines. On calcule les racines x_1 et x_2: x_1=\dfrac{-10-8}{-2}=9 x_2=\dfrac{-10+8}{-2}=1 Ainsi, pour tout réel x appartenant à \left[ 1;9 \right], f\left(x\right)-g\left(x\right)\geqslant0. En particulier, pour tout réel x appartenant à \left[1;2\right], f\left(x\right)-g\left(x\right)\geqslant0. Ainsi, pour tout réel x appartenant à \left[1;2\right], f\left(x\right) \geqslant g\left(x\right). L'aire entre les courbes représentatives de f et g sur l'intervalle \left[1;2\right] est donc donnée par l'intégrale suivante: \int_{1}^{2}\left( f\left(x\right)-g\left(x\right) \right)\ \mathrm dx=\int_{1}^{2}\left( -x^2+10x-9 \right)\ \mathrm dx D La valeur moyenne d'une fonction Valeur moyenne d'une fonction On appelle valeur moyenne de f sur \left[a; b\right] \left(a \lt b\right) le réel: \dfrac{1}{b-a}\int_{a}^{b}f\left(x\right) \ \mathrm dx Considérons la fonction f continue et définie sur \mathbb{R} par f\left(x\right)=7x-2.
- On obtient A en multipliant l'équation par puis en remplacant x par -2: - On obtient B en multipliant l'équation par puis en remplacant x par -3: On en déduit que, ce qui nous permet de calculer:
( intégrales de Wallis) ( rêve du sophomore, attribué à Jean Bernoulli).
Le calcul intégral apparaît (modestement) dans le programme de terminale scientifique. L'objet de cet article est de présenter cette notion, en essayant de dégager l'idée géométrique sous-jacente, puis de détailler quelques exemples simples de calculs. Le lien entre les points de vue géométrique (aire « sous la courbe ») et analytique (primitives) est abordé de façon non rigoureuse (mais intuitive) à la dernière section. Si vous cherchez plutôt un texte « utilitaire », avec seulement quelques exemples de calculs, rendez-vous directement à la section 4 (mais je vous invite à revenir ultérieurement, pour lire l'article dans son ensemble). Le moment venu, lorsque vous serez prêt(e), une fiche d'exercices entièrement corrigés vous attend! 1 – De quoi s'agit-il? Une intégrale se présente sous la forme: ce qui se lit: intégrale de a à b de f(x). On peut prononcer ou non le « dx », c'est au choix… mais il faut le noter. Dans cette écriture: Si cette intégrale mesure l'aire (algébrique) du domaine limité par le graphe de l'axe des abscisses et les deux droites verticales d'équation et L'adjectif « algébrique » signifie que l'aire est comptée positivement si le graphe de est situé « au-dessus » de l'axe des abscisses et négativement dans le cas contraire.
Tentons maintenant une analogie… En dérivant on trouve la fonction Par conséquent, la fonction serait une primitive de Soyons prudents et vérifions … On dérive en utilisant la formule de dérivation d'un quotient: On obtient ainsi: Manifestement, ça ne marche pas! On ne retrouve pas Mais alors, où est l'erreur? En fait, on a raisonné comme si le facteur était constant! Si est une primitive de alors est une primitive de ( désigne une constante réelle). Mais si est remplacé par avec pour une fonction dérivable, alors ce n'est plus la même chose. On doit utiliser la formule de dérivation d'un produit: Nous ne sommes pas parvenus à primitiver explicitement Il y a une bonne raison à cela: on peut prouver l'impossibilité d'expliciter une telle fonction au moyen des fonctions usuelles… mais çà, c'est une autre paire de manches!! Sans compter qu'il faudrait commencer par formuler avec précision ce que signifie cette impossibilité. Fin de la digression, revenons à nos moutons… 4 – Exemples de calculs d'intégrales Pour calculer l'intégrale il suffit de connaître une primitive de de l'évaluer en et en puis de faire la différence.
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