Définition
Si f est continue sur [a,b] et F une primitive de f :
∫abf(x)dx=F(b)−F(a)=[F(x)]ab
Interprétation : Si f≥0 sur [a,b], ∫abf(x)dx est l’aire sous la courbe entre a et b.
Exemple : ∫02x2dx=[3x3]02=38≈2,67 (aire hachurée ci-dessous)
Propriétés
∫aaf=0∫abf=−∫baf
∫ab(f+g)=∫abf+∫abg∫abλf=λ∫abf
∫abf=∫acf+∫cbf(relation de Chasles)
Inégalité de la moyenne
Si m≤f(x)≤M sur [a,b] :
m(b−a)≤∫abf(x)dx≤M(b−a)
Valeur moyenne de f sur [a,b] :
μ=b−a1∫abf(x)dx
Exemples de calcul
Exemple 1 : ∫13(2x+1)dx=[x2+x]13=(9+3)−(1+1)=10
Exemple 2 : ∫01e2xdx=[2e2x]01=2e2−1
Exemple 3 : ∫1ex1dx=[lnx]1e=1−0=1
Intégration par parties
Si u et v sont dérivables :
∫abu(x)v′(x)dx=[u(x)v(x)]ab−∫abu′(x)v(x)dx
Mémo : choisir u facile à dériver, v′ facile à intégrer.
Exemple : ∫01xexdx
Poser u=x, v′=ex → u′=1, v=ex
=[xex]01−∫01exdx=e−[ex]01=e−(e−1)=1
Aire entre deux courbes
L’aire entre f et g (avec f≥g) sur [a,b] :
A=∫ab(f(x)−g(x))dx
Méthode : Identifier l’intervalle où f≥g en résolvant f(x)=g(x).