Calcul intégral – Cours de Maths Terminale

Comment calculer une intégrale en Terminale? Voyons ensemble les méthodes du calcul intégral pour mieux comprendre tes cours de mathématiques.

Introduction au calcul intégral

Le calcul intégral est une branche des mathématiques qui permet de déterminer l’aire sous une courbe ou de trouver des primitives de fonctions. En terminale, tu apprendras à manipuler ces concepts pour résoudre divers problèmes.

Les intégrales définies

Une intégrale définie calcule l’aire entre la courbe d’une fonction, les axes et des droites verticales. Par exemple, pour une fonction f positive sur [a, b], l’intégrale représente cette aire.

Exemple : Calculer l’intégrale ∫₁² t dt revient à déterminer l’aire d’un rectangle de base 1 et de hauteur 2, soit 3.

Techniques d’intégration

Pour résoudre des intégrales complexes, tu utiliseras des techniques comme l’intégration par parties ou le changement de variable. Ces méthodes simplifient le calcul en décomposant l’intégrale en parties plus faciles à gérer.

Exemple : Pour intégrer t e^-t, on applique l’intégration par parties en choisissant u = t et dv = e^-t dt.

Propriétés des Intégrales

Les intégrales possèdent des propriétés fondamentales, telles que la linéarité et l’additivité. La linéarité permet de sortir des constantes de l’intégrale, tandis que l’additivité permet de diviser l’intervalle en segments.

Astuces : Simplifie tes calculs en utilisant ces propriétés pour décomposer des intégrales complexes en parties gérables.

Applications du calcul intégral

Le calcul intégral est utilisé pour déterminer des aires, mais aussi pour résoudre des problèmes de physique comme le calcul du travail effectué par une force variable.

Exemple : Calculer l’aire sous la courbe de f(x) = √(1 – x²) entre -1 et 1 donne l’aire d’un demi-cercle de rayon 1, soit π/2.

Primitives et calcul intégral

Une primitive d’une fonction est une autre fonction dont la dérivée est la fonction initiale. Trouver une primitive sert pour calculer des intégrales définies.

Astuces : Familiarise-toi avec les primitives de base et pratique régulièrement pour reconnaître rapidement la fonction à intégrer.

Retrouvez les détails dans notre fiche sur les primitives et équations différentielles.

Pour approfondir tes connaissances, consulte les cours de mathématiques.

Pour approfondir ce sujet, consultez notre cours sur les fonctions trigonométriques.

Calcul de l’aire sous une courbe en Terminale

Instructions

1. Définir la fonction et l’intervalle d’intégration.
2. Exprimer l’intégrale correspondant à l’aire à calculer.
3. Calculer l’intégrale en utilisant les méthodes appropriées.
4. Interpréter le résultat obtenu.
5. N’oubliez pas de vérifier si la fonction est positive ou négative sur l’intervalle.

✅ Voir la correction

Étape 1 : La fonction donnée est f(x) = 3x² – 2x + 1 et l’intervalle d’intégration est [0, 2].

Étape 2 : L’aire sous la courbe est exprimée par l’intégrale définie :

A = ∫₀² (3x² – 2x + 1) dx

Étape 3 : Calculons l’intégrale :

A = [x³ – x² + x]₀²

En évaluant aux bornes :

A = (8 – 4 + 2) – (0 – 0 + 0) = 6

Étape 4 : L’aire sous la courbe de f sur [0, 2] est donc de
6 unités carrées.

Calcul de l’intégrale d’une fonction produit

Instructions

1. Identifiez les fonctions à choisir pour u et dv dans la formule d’intégration par parties.
2. Calculez la différentielle duu et l’intégrale de dv.
3. Appliquez la formule d’intégration par parties :

• ∫u dv = u v – ∫v du

✅ Voir la correction

Étape 1 : Nous choisissons u = x et dv = e^x dx.

Étape 2 : Calculons du = dx et v = ∫e^x dx = e^x.

Étape 3 : Appliquons la formule d’intégration par parties :

∫x e^x dx = x e^x – ∫e^x dx

Étape 4 : Intégrons la nouvelle intégrale :

∫e^x dx = e^x

Étape 5 : Remplaçons dans l’expression :

∫x e^x dx = x e^x – e^x + C

Étape 6 : Évaluons de 0 à 2 :

[2 e² – e²] – [0 u00B7 e⁰ – e⁰] = e² – (-1) = e² + 1

Réponse finale : L’intégrale de f(x) = x e^x sur [0, 2] est e² + 1.

Calcul intégral : Détermination d’une aire

Instructions

1. Définissez clairement l’intervalle d’intégration.
2. Écrivez l’intégrale définie représentant l’aire recherchée.
3. Calculez l’intégrale en trouvant une primitive de f(x).
4. Interprétez le résultat obtenu pour déterminer l’aire.
5. Conseil : Assurez-vous de vérifier le signe de la fonction sur l’intervalle.

✅ Voir la correction

Étape 1 : L’intervalle d’intégration est [0, 2].

Étape 2 : L’aire A est donnée par l’intégrale définie :
A = ∫₀² (3x² – 2x + 1) dx.

Étape 3 : Trouvons une primitive de f(x) :

• ∫3x² dx = x³
• ∫-2x dx = -x²
• ∫1 dx = x

Donc, une primitive de f(x) est F(x) = x³ – x² + x.

Étape 4 : Calculons l’intégrale entre 0 et 2 :
A = F(2) – F(0) = (8 – 4 + 2) – (0 – 0 + 0) = 6.

Conclusion : L’aire située entre la courbe de f(x), les droites x = 0, x = 2 et l’axe des abscisses est de 6 unités carrées.

Conclusion

Le calcul intégral te permet de comprendre comment mesurer des aires et des volumes avec précision. En maîtrisant ces techniques, tu renforces tes compétences en mathématiques et te prépares efficacement pour tes examens.

Ce thème est développé dans notre article sur les suites et la récurrence.

N’hésite pas à approfondir tes connaissances et à t’exercer davantage grâce à nos cours particuliers en mathématiques.

Voir aussi : les limites de fonctions pour compléter vos connaissances.