Mathématiques · 2ème Année Bac — Sciences et Technologies Électriques
Calcul intégral
Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.
📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
Soit $f$ une fonction continue sur un intervalle $I$ et $F$ une primitive de $f$ sur $I$. Pour tout $a, b \in I$, l'intégrale de $f$ de $a$ à $b$ est définie par :
$$\int_{a}^{b} f(x) dx = [F(x)]_{a}^{b} = F(b) - F(a)$$
Propriétés fondamentales :
Calcul d'aire : L'aire du domaine délimité par $\mathcal{C}f$, l'axe des abscisses et les droites $x=a, x=b$ est $\mathcal{A} = \int{a}^{b} |f(x)| dx$ en unités d'aire (u.a.).
Oui, tout à fait. L'intégrale représente une "aire algébrique". Si la courbe de la fonction se situe en dessous de l'axe des abscisses sur l'intervalle $[a, b]$, alors l'intégrale sera négative.
Si $f(x) \geq 0$, l'intégrale est positive.
Si $f(x) \leq 0$, l'intégrale est négative.
💡 À retenir : L'intégrale est un nombre, pas forcément une aire géométrique (qui est toujours positive).
Cherche d'abord une primitive usuelle (ex: $x^n, e^x, 1/x$).
Si tu as un produit de deux fonctions de natures différentes (ex: un polynôme avec une exponentielle ou un logarithme), pense à l'IPP.
La règle "ILP" (Inverses, Log, Polynômes, Exponentielles) aide à choisir $u(x)$.
💡 À retenir : L'IPP est ton outil principal quand la primitive n'est pas immédiate.
Est-ce que l'ordre des bornes a et b est important ?
Oui, absolument. La formule est $\int_{a}^{b} f(x) dx = F(b) - F(a)$.
Si tu inverses les bornes, le signe change : $\int_{b}^{a} f(x) dx = - \int_{a}^{b} f(x) dx$.
Assure-toi toujours que la borne inférieure est bien en bas.
💡 À retenir : Inverser les bornes multiplie le résultat par $-1$.
Chno hiya l'unité d'aire (u.a.) et wach darouri nktebha ?
L'unité d'aire est la surface du rectangle défini par les vecteurs de la base orthonormée $(\vec{i}, \vec{j})$.
Si l'énoncé donne $|\vec{i}| = 1$ cm et $|\vec{j}| = 1$ cm, alors 1 u.a. = $1 \text{ cm} \times 1 \text{ cm} = 1 \text{ cm}^2$.
Oui, c'est obligatoire dans les questions de calcul d'aire à l'examen.
💡 À retenir : Ne jamais oublier « u.a. » à la fin d'un calcul d'aire.
Comment calculer l'aire si la fonction change de signe ?
Si $f$ change de signe en $c \in [a, b]$, tu dois découper l'intégrale :
Calcule $\int_{a}^{c} |f(x)| dx$ et $\int_{c}^{b} |f(x)| dx$ séparément.
Sur chaque intervalle, retire la valeur absolue en fonction du signe de $f$.
Additionne les deux résultats.
💡 À retenir : L'aire totale est la somme des aires sur chaque sous-intervalle.
Wach momkin nst3mel l'intégration par parties bzaf d lmerrat f nafs l'exercice ?
Oui, c'est possible. Par exemple, pour $\int x^2 e^x dx$, il faut faire une IPP une première fois pour réduire $x^2$ en $x$, puis une deuxième fois pour éliminer le $x$.
Applique l'IPP.
Vérifie que la nouvelle intégrale obtenue est plus simple.
💡 À retenir : L'IPP est un processus itératif si nécessaire.
Est-ce que la fonction doit être dérivable pour calculer son intégrale ?
Non, la condition suffisante est que la fonction soit continue sur l'intervalle $[a, b]$.
Si elle est continue, elle admet des primitives.
Si elle a des points de discontinuité, on découpe l'intégrale.
💡 À retenir : La continuité est la clé de l'existence de l'intégrale.
Comment choisir u(x) et v'(x) dans l'IPP ?
Utilise la règle mnémotechnique LIPET :
Logarithme (priorité pour $u$).
Inverses trigonométriques.
Polynômes.
Exponentielles.
Trigonométriques.
Le premier élément de cette liste que tu rencontres dans ton produit sera ton $u(x)$.
💡 À retenir : Choisis $u(x)$ pour qu'il devienne plus simple après dérivation.
Est-ce que je peux calculer une intégrale sans connaître la primitive ?
Non, au niveau du Bac, tu dois trouver la primitive $F$ pour calculer $\int_a^b f(x) dx$.
Si tu ne trouves pas la primitive, vérifie si tu n'as pas oublié une astuce (IPP, changement de variable, ou forme $u'/u$).
Il n'y a pas de calculatrice pour les intégrales complexes à l'examen.
💡 À retenir : Maîtrise parfaitement ton tableau des primitives usuelles.
C'est quoi la valeur moyenne d'une fonction ?
C'est la valeur "constante" que prendrait la fonction si elle avait la même aire sur l'intervalle.
Formule : $\mu = \frac{1}{b-a} \int_a^b f(x) dx$.
C'est un nombre réel qui représente une moyenne arithmétique continue.
💡 À retenir : La valeur moyenne est toujours comprise entre le minimum et le maximum de $f$ sur $[a, b]$.
Est-ce que l'intégrale d'une somme est la somme des intégrales ?
Soit f une fonction continue sur un intervalle I et F une primitive de f sur I. Pour tout a,b∈I, l'intégrale de f de a à b est définie par :
∫abf(x)dx=[F(x)]ab=F(b)−F(a)Propriétés fondamentales :
Relation de Chasles : ∫abf(x)dx+∫bcf(x)dx=∫acf(x)dx
Positivité : Si f(x)≥0 sur [a,b] avec a≤b, alors ∫abf(x)dx≥0.
Valeur moyenne : μ=b−a1∫abf(x)dx.
Méthodes à maîtriser
Calcul direct : Utiliser les primitives usuelles (puissances, ln, exp).
Intégration par parties (IPP) :∫abu(x)v′(x)dx=[u(x)v(x)]ab−∫abu′(x)v(x)dx.
Calcul d'aire : L'aire du domaine délimité par Cf, l'axe des abscisses et les droites x=a,x=b est A=∫ab∣f(x)∣dx en unités d'aire (u.a.).
Exemples corrigés
Calculer I=∫1exln(x)dx. On pose u=ln(x), alors du=x1dx. I=[21(ln(x))2]1e=21(1)2−0=0,5.
Calculer J=∫01xexdx par IPP : u=x,v′=ex⟹u′=1,v=ex.
J=[xex]01−∫01exdx=(e−0)−[ex]01=e−(e−1)=1.
Erreurs fréquentes
Oublier l'unité d'aire (u.a.) dans les calculs d'aires.
Confondre ∫f(x)dx (fonction) et ∫abf(x)dx (nombre réel).
Se tromper dans le signe lors de l'intégration par parties.
Oublier de vérifier si la fonction est positive avant de calculer l'aire.
La valeur de ∫01e2xdx est :
e2
21(e2−1)
e2−1
2(e2−1)
Oui, tout à fait. L'intégrale représente une "aire algébrique". Si la courbe de la fonction se situe en dessous de l'axe des abscisses sur l'intervalle [a,b], alors l'intégrale sera négative.
Si f(x)≥0, l'intégrale est positive.
Si f(x)≤0, l'intégrale est négative.
💡 À retenir : L'intégrale est un nombre, pas forcément une aire géométrique (qui est toujours positive).
Cherche d'abord une primitive usuelle (ex: xn,ex,1/x).
Si tu as un produit de deux fonctions de natures différentes (ex: un polynôme avec une exponentielle ou un logarithme), pense à l'IPP.
La règle "ILP" (Inverses, Log, Polynômes, Exponentielles) aide à choisir u(x).
💡 À retenir : L'IPP est ton outil principal quand la primitive n'est pas immédiate.
Oui, absolument. La formule est ∫abf(x)dx=F(b)−F(a).
Si tu inverses les bornes, le signe change : ∫baf(x)dx=−∫abf(x)dx.
Assure-toi toujours que la borne inférieure est bien en bas.
💡 À retenir : Inverser les bornes multiplie le résultat par −1.
L'unité d'aire est la surface du rectangle défini par les vecteurs de la base orthonormée (i,j).
Si l'énoncé donne ∥i∥=1 cm et ∥j∥=1 cm, alors 1 u.a. = 1 cm×1 cm=1 cm2.
Oui, c'est obligatoire dans les questions de calcul d'aire à l'examen.
💡 À retenir : Ne jamais oublier « u.a. » à la fin d'un calcul d'aire.
Si f change de signe en c∈[a,b], tu dois découper l'intégrale :
Calcule ∫ac∣f(x)∣dx et ∫cb∣f(x)∣dx séparément.
Sur chaque intervalle, retire la valeur absolue en fonction du signe de f.
Additionne les deux résultats.
💡 À retenir : L'aire totale est la somme des aires sur chaque sous-intervalle.
Oui, c'est possible. Par exemple, pour ∫x2exdx, il faut faire une IPP une première fois pour réduire x2 en x, puis une deuxième fois pour éliminer le x.
Applique l'IPP.
Vérifie que la nouvelle intégrale obtenue est plus simple.
💡 À retenir : L'IPP est un processus itératif si nécessaire.
Non, la condition suffisante est que la fonction soit continue sur l'intervalle [a,b].
Si elle est continue, elle admet des primitives.
Si elle a des points de discontinuité, on découpe l'intégrale.
💡 À retenir : La continuité est la clé de l'existence de l'intégrale.
Utilise la règle mnémotechnique LIPET :
Logarithme (priorité pour u).
Inverses trigonométriques.
Polynômes.
Exponentielles.
Trigonométriques.
Le premier élément de cette liste que tu rencontres dans ton produit sera ton u(x).
💡 À retenir : Choisis u(x) pour qu'il devienne plus simple après dérivation.
Non, au niveau du Bac, tu dois trouver la primitive F pour calculer ∫abf(x)dx.
Si tu ne trouves pas la primitive, vérifie si tu n'as pas oublié une astuce (IPP, changement de variable, ou forme u′/u).
Il n'y a pas de calculatrice pour les intégrales complexes à l'examen.
💡 À retenir : Maîtrise parfaitement ton tableau des primitives usuelles.
C'est la valeur "constante" que prendrait la fonction si elle avait la même aire sur l'intervalle.
Formule : μ=b−a1∫abf(x)dx.
C'est un nombre réel qui représente une moyenne arithmétique continue.
💡 À retenir : La valeur moyenne est toujours comprise entre le minimum et le maximum de f sur [a,b].
Oui, c'est la propriété de linéarité.
∫(f(x)+g(x))dx=∫f(x)dx+∫g(x)dx.
Cela fonctionne aussi avec la multiplication par une constante : ∫k⋅f(x)dx=k∫f(x)dx.
💡 À retenir : La linéarité permet de découper les calculs complexes en morceaux simples.
Parce que la constante C s'annule lors de la soustraction F(b)−F(a).
(F(b)+C)−(F(a)+C)=F(b)+C−F(a)−C=F(b)−F(a).
Donc, on choisit toujours C=0 pour simplifier.
💡 À retenir : Dans une intégrale définie, la constante C est inutile.