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Inscription / Connexion Nouveau Sujet Posté par Rouliane 30-03-07 à 13:47 Bonjour, Le post de mouss et Robby m'a rappelé de mauvais souvenirs de capes. Alors voilà le problème: on sait que si on a 2 fonctions f et g continues sur [a, b], telles que alors. Je me rappelle d'un capes blanc où on devait montrer une inégalité de ce type, sauf que b=+oo. On devait montrer en gros que. Les fonctions f et g étaient intégrables sur [a, +oo[ et vérifiaient, j'en avais directement conclu le résultat... et je m'étais fait tapper sur les doigts. Sauf que la prof n'a jamais su me dire l'argument qu'il faut utiliser pour justifier celà ( ou alors j'avais pas compris/entendu) le problème vient du fait que la croissance de l'intégrale est vraie quand on est sur un compact. Donc est ce que je peux dire que pour X >a, on a. Or les fonctions f et g sont intégrables sur I, donc en passant à la limite quand X tend vers +oo, on a le résultat voulu. Est ce juste? J'ai l'impression qu'il y a un truc en plus à justifier, ou que ceci n'est pas vrai tout le temps mais je ne suis pas sur.
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Soit c ∈] a, b [. On dit que la fonction f est intégrable (à droite) en a si l'intégrale ∫ a c f ( t) d t converge et on dit qu'elle est intégrable (à gauche) en b si l'intégrale ∫ c b f ( t) d t converge. Si elle est intégrable aux deux bornes de l'intervalle alors elle est dite intégrable sur l'intervalle] a, b [ et son intégrale généralisée est définie à l'aide de la relation de Chasles. Remarque Une fonction continue sur un intervalle est donc intégrable en une borne de cet intervalle si et seulement si une primitive de cette fonction a une limite finie en cette borne. La fonction inverse n'est pas intégrable en +∞, ni en −∞, ni en 0 (ni à droite ni à gauche). Pour tout λ ∈ R ∗+, la fonction x ↦ e − λ x est intégrable en +∞ avec ∫ 0 +∞ e − λ t d t = 1 / λ. La fonction logarithme est intégrable en 0 mais pas en +∞. Démonstration La fonction inverse admet la fonction logarithme comme primitive sur R +∗, qui diverge en 0 et en +∞. Pour tout x ∈ R + on a ∫ 0 x e − λ t d t = −1 / λ (e − λ x − 1).
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Alors on a ∫ a b f ( t) d t ≥ 0. Additivité (relation de Chasles) Soit f continue sur un intervalle I. Pour tout ( a, b, c) ∈ I 3 on a ∫ a b f ( t) d t + ∫ b c f ( t) d t = ∫ a c f ( t) d t. Linéarité Soit I un intervalle réel. Soit λ ∈ R et soient f et g deux fonctions continues sur I. Pour tout ( a, b) ∈ I 2 on a ∫ a b ( λ f ( t) + g ( t)) d t = λ ∫ a b f ( t) d t + ∫ a b g ( t) d t. L'additivité implique qu'une intégrale entre deux bornes identiques est nécessairement nulle: ∫ a a f ( t) d t = 0. Premières propriétés Croissance Soient f et g deux fonctions continues Si on a f ≤ g alors ∫ a b f ( t) d t ≤ ∫ a b g ( t) d t. La différence de deux fonctions continues étant continue, on a ici g − f ≥ 0 donc ∫ a b ( g ( t) − f ( t)) d t ≥ 0 donc par linéarité de l'intégrale on obtient ∫ a b g ( t) d t − ∫ a b f ( t) d t ≥ 0. Stricte positivité Soit f une fonction continue et de signe constant sur un segment [ a, b] avec a < b. Si ∫ a b f ( t) d t = 0 alors la fonction f est constamment nulle sur [ a, b].
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Évidemment, si elles sont égales, l'intégrale est nulle. Sinon, la valeur obtenue exprimée en unités d'aire (u. a. ) est égale à une primitive en \(b\) moins une primitive en \(a, \) soit \(F(b) - F(a). \) Une u. est l'aire du rectangle construit à partir des deux normes du plan (une largeur de 1 et une hauteur de 1). Comme une intégrale détermine une aire, elle ne peut pas être négative. Note: on utilise une primitive sans constante inutile: on voit bien qu'elle serait soustraite à elle-même. Prenons un exemple simple, tiré de l'épreuve du bac ES (juin 2007, Amérique du nord): \(f(x) = -1 + \frac{1}{2x - 1}, \) calculer \(\int_1^3 {f(x)dx} \) La fonction est définie et continue sur \([1\, ;3]. \) Le quotient se présente sous une forme \(\frac{u'(x)}{u(x)}\) à condition de le multiplier par \(\frac{1}{2}. \) C'est une dérivée logarithmique. On indique la primitive sans constante entre crochets puis on soustrait \(F(3) – F(1)\): \(\left[ { - x + \frac{1}{2}\ln (2x - 1)} \right]_1^3\) \(=\) \(-2 + \frac{1}{2}\ln 5\) Notez que cette fonction est négative sur l'intervalle étudié.
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L' intégration sur un segment se généralise dans certains cas pour des fonctions continues sur un intervalle ouvert ou semi-ouvert, y compris sur des intervalles non bornés. Intégrabilité Définition Soit f une fonction continue sur un intervalle semi-ouvert [ a, b [. On dit que l'intégrale ∫ a b f ( t) d t converge si la fonction x ↦ ∫ a x f ( t) d t admet une limite finie lorsque x tend vers b et dans ce cas on pose ∫ a b = lim x → b ∫ a x f ( t) d t. De même, si f est une fonction continue sur] a, b], on dit que ∫ a b converge si la fonction x ↦ ∫ x b admet une limite finie lorsque x tend vers a = lim x → a ∫ x b Relation de Chasles Soit ( a, b) ∈ R tel que a < b. Soit c ∈ [ a, b [. Si f est une fonction continue sur [ a, b [ alors l'intégrale ∫ a b converge si et seulement si l'intégrale ∫ c b converge. De même, si f est une fonction continue sur] a, b] alors les intégrales et ∫ a c convergent toutes les deux ou divergent toutes les deux. En cas de convergence on a = ∫ a c + ∫ c b Définition Soit f une fonction continue sur un intervalle ouvert] a, b [.
L'intégrale est donc négative mais une aire se mesure, comme une distance, par une valeur POSITIVE. En l'occurrence, elle est donc égale à la valeur absolue du nombre trouvé. Il est possible qu'une fonction n'admette pas de primitive connue. Sous certaines conditions, une intégrale peut tout de même être approximée par d'autres moyens ( sommes de Davoux... ). Propriétés Elles sont assez intuitives.
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