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Maths (Spé) — Analyse

Calcul intégral

Intégrales, primitives, propriétés et calcul d'aires

Résumé synthétiqueFiche en 4 sectionsQuiz de 10 questionsGratuit, sans pub

Cours de spé Maths. Même notion dans une autre matière : Calcul intégral — Maths complémentaires

Résumé

Intégrer, c'est mesurer une aire. Quand $f$ est continue et positive sur $[a\,;b]$, l'intégrale $\int_a^b f(x)\,dx$ est l'aire (en unités d'aire) du domaine coincé entre la courbe, l'axe des abscisses et les droites $x = a$ et $x = b$. Tout le chapitre repose sur un pont magistral, le théorème fondamental de l'analyse : intégrer et dériver sont des opérations inverses. Concrètement, on cherche une primitive $F$ de $f$ (une fonction dont la dérivée redonne $f$), puis $\int_a^b f(x)\,dx = F(b) - F(a)$. À partir d'un petit catalogue de primitives usuelles ($x^n$, $\dfrac{1}{x}$, $e^x$, $\cos$, $\sin$) et de trois propriétés clés — linéarité, relation de Chasles, positivité — on calcule des aires, des aires entre deux courbes, et la valeur moyenne $\mu = \dfrac{1}{b-a}\int_a^b f(x)\,dx$ d'une fonction. L'intégrale modélise partout des grandeurs cumulées : distance parcourue, énergie, quantité de matière.

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Questions fréquentes

Les points clés à retenir sur Calcul intégral, extraits du quiz de révision.

Pour $f$ continue et positive sur $[a\,;b]$, l'intégrale $\int_a^b f(x)\,dx$ représente :
Réponse :
L'aire (en u.a.) sous la courbe entre $x = a$ et $x = b$
Par définition, si $f$ est continue et positive sur $[a\,;b]$, $\int_a^b f(x)\,dx$ mesure l'aire (en unités d'aire) du domaine compris entre la courbe, l'axe des abscisses et les droites verticales $x = a$ et $x = b$.
Si $F$ est une primitive de $f$, alors $\int_a^b f(x)\,dx$ vaut :
Réponse :
$F(b) - F(a)$
C'est le théorème fondamental de l'analyse : $\int_a^b f(x)\,dx = \big[F(x)\big]_a^b = F(b) - F(a)$. On évalue la primitive à la borne supérieure, puis on soustrait sa valeur à la borne inférieure.
Une primitive de $f(x) = x^2$ est :
Réponse :
$\dfrac{x^3}{3}$
La primitive de $x^n$ est $\dfrac{x^{n+1}}{n+1}$, donc pour $x^2$ on obtient $\dfrac{x^3}{3} + C$. Vérification : $\left(\dfrac{x^3}{3}\right)' = \dfrac{3x^2}{3} = x^2$. Le distracteur $2x$ est la dérivée, pas la primitive.
La relation de Chasles pour les intégrales affirme que :
Réponse :
$\int_a^b f = \int_a^c f + \int_c^b f$
La relation de Chasles découpe une intégrale en somme sur des sous-intervalles : $\int_a^b f(x)\,dx = \int_a^c f(x)\,dx + \int_c^b f(x)\,dx$. C'est l'outil clé pour les fonctions définies par morceaux.