📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
- Intégrales doubles : Soit $D$ un domaine du plan. L'intégrale double $\iint_D f(x,y) dx dy$ représente le volume sous la surface $z=f(x,y)$.
- Théorème de Fubini : Si $D = [a,b] \times [c,d]$, alors $\iint_D f(x,y) dx dy = \int_a^b (\int_c^d f(x,y) dy) dx$.
- Changement de variables : Pour passer en polaires ($x=r\cos\theta, y=r\sin\theta$), on multiplie par le Jacobien $|J| = r$.
- Intégrales curvilignes : Soit $\mathcal{C}$ une courbe paramétrée par $\gamma(t) = (x(t), y(t))$. L'intégrale d'une forme différentielle $\omega = Pdx + Qdy$ est $\int_{\mathcal{C}} \omega = \int_a^b [P(x(t),y(t))x'(t) + Q(x(t),y(t))y'(t)] dt$.
Méthodes à maîtriser
- Délimiter le domaine : Tracer le domaine $D$ pour déterminer les bornes d'intégration.
- Choisir le système de coordonnées : Utiliser les coordonnées polaires si le domaine contient des cercles ou des disques.
- Appliquer Fubini : Vérifier la continuité de la fonction sur le domaine.
- Calculer le Jacobien : Ne jamais oublier le facteur $r$ en polaires ou $r$ en cylindriques.
Exemples corrigés
- Calcul simple : $\iint_D x y , dxdy$ sur $D=[0,1]\times[0,2]$. $\int_0^1 x dx \times \int_0^2 y dy = [\frac{x^2}{2}]_0^1 \times [\frac{y^2}{2}]_0^2 = \frac{1}{2} \times 2 = 1$.
- Coordonnées polaires : Calculer l'aire d'un disque de rayon $R$. $A = \int_0^{2\pi} d\theta \int_0^R r dr = 2\pi \times [\frac{r^2}{2}]_0^R = \pi R^2$.
Erreurs fréquentes
- Oublier le Jacobien ($r$ ou $r^2\sin\phi$) lors d'un changement de variable.
- Inverser les bornes d'intégration sans ajuster la différentielle.
- Confondre l'intégrale curviligne d'une fonction scalaire et d'un champ de vecteurs.