Module
Intégrale des fonctions continues par morceaux
- Domaine
- Analyse
- Prérequis
- Fonctions continues par morceaux
Intégrale et propriétés
Définition Intégrale d’une fonction continue par morceaux
Soit \(f\) une fonction continue par morceaux sur le segment \([a,b]\), avec \(a<b\).
On note \(x_0=a<x_1<\cdots<x_i<x_{i+1}<\cdots<x_n=b\) ses points de discontinuité.
Soit \(f_i\) la restriction de \(f\) à \(]x_i,x_{i+1}[\) et \(\widetilde f_i\) le prolongement par continuité de \(f_i\) à \([x_i,x_{i+1}]\).
L’intégrale de \(a\) à \(b\) de \(f\) est le réel :
Exemple résolu Calcul d’une intégrale par découpage réservé aux comptes
Propriété Relation de Chasles
Soit \(f\) une fonction continue par morceaux sur un segment \(I\).
Pour tous réels \(a\), \(b\) et \(c\) de \(I\), on a :
Propriété Linéarité de l’intégrale
Soient \(f\) et \(g\) deux fonctions continues par morceaux sur un segment \(I\).
Pour tous réels \(a\), \(b\) de \(I\), et pour tous réels \(\lambda\), \(\mu\), on a :
Propriété Positivité de l’intégrale
Soit \(f\) une fonction continue par morceaux sur un segment \(I\). Soient \(a\) et \(b\) deux réels de \(I\), avec \(a\le b\).
Si \(f\) est positive sur \([a,b]\), alors :
Remarque Fonction positive d’intégrale nulle
\(f\) est une fonction non nulle, continue par morceaux sur \([0,1]\), mais \(\int_0^1f(t)\,dt=0\).
Comme une fonction continue par morceaux sur un segment n’a qu’un nombre fini de points de discontinuité, on en déduit qu’une fonction continue par morceaux, positive, qui a une intégrale nulle est nulle sauf éventuellement en un nombre fini de points.
Figure Graphe d’une fonction non nulle d’intégrale nulle
Représentation de la fonction de la remarque.
Corollaire Croissance de l’intégrale
Soient \(f\) et \(g\) deux fonctions continues par morceaux sur un segment \(I\). Soient \(a\) et \(b\) deux réels de \(I\), avec \(a\le b\).
Si \(\forall x\in[a,b],\ f(x)\le g(x)\), alors :
Propriété Majoration de la valeur absolue d’une intégrale
Soit \(f\) une fonction continue par morceaux sur un segment \(I\). Soient \(a\) et \(b\) deux réels de \(I\), avec \(a\le b\).
Remarques Remarques
Remarque Indépendance du découpage
Cette définition ne dépend pas des réels \(x_i\) choisis.
Remarque Valeurs aux points de discontinuité
La valeur de l’intégrale ne dépend pas de la valeur de \(f\) aux points de discontinuité.
Remarque Intégrale des prolongements continus
L’intégrale \(\int_{x_i}^{x_{i+1}}\widetilde f_i(t)\,dt\) est celle d’une fonction continue sur un segment.
Remarque Conventions de borne