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ExerciceTerminale, chapitre 6 — Calcul intégral · Propriétés de l'intégrale

Exercice 20

Calcul

1. Soit ff continue sur [0 ;3][0\,;3] telle que ∫03f(x) dx=7\displaystyle\int_{0}^{3}f(x)\,\mathrm{d}x=7 et ∫01f(x) dx=2\displaystyle\int_{0}^{1}f(x)\,\mathrm{d}x=2. Déterminer ∫13f(x) dx\displaystyle\int_{1}^{3}f(x)\,\mathrm{d}x, puis ∫31f(x) dx\displaystyle\int_{3}^{1}f(x)\,\mathrm{d}x.

2. Soit gg continue sur [−2 ;5][-2\,;5] telle que ∫−20g(x) dx=4\displaystyle\int_{-2}^{0}g(x)\,\mathrm{d}x=4 et ∫05g(x) dx=−1\displaystyle\int_{0}^{5}g(x)\,\mathrm{d}x=-1. Déterminer ∫−25g(x) dx\displaystyle\int_{-2}^{5}g(x)\,\mathrm{d}x.

3. Calculer ∫02∣x−1∣ dx\displaystyle\int_{0}^{2}|x-1|\,\mathrm{d}x en découpant l'intervalle en deux.

4. Soit hh la fonction définie sur [0 ;2][0\,;2] par h(x)=xh(x)=x si x∈[0 ;1]x\in[0\,;1] et h(x)=2−xh(x)=2-x si x∈]1 ;2]x\in\left]1\,;2\right]. Calculer ∫02h(x) dx\displaystyle\int_{0}^{2}h(x)\,\mathrm{d}x, puis retrouver ce résultat par une lecture géométrique.

Corrigé

1. La relation de Chasles donne ∫03f=∫01f+∫13f\displaystyle\int_{0}^{3}f=\int_{0}^{1}f+\int_{1}^{3}f, d'où : ∫13f(x) dx=7−2=5puis∫31f(x) dx=−5\int_{1}^{3}f(x)\,\mathrm{d}x=7-2=\boxed{5} \qquad \text{puis} \qquad \int_{3}^{1}f(x)\,\mathrm{d}x=\boxed{-5}

2. De même : ∫−25g=∫−20g+∫05g=4+(−1)=3\displaystyle\int_{-2}^{5}g=\int_{-2}^{0}g+\int_{0}^{5}g=4+(-1)=\boxed{3}

3. On sépare l'intervalle en x=1x=1, là où l'expression change de forme. Pour x∈[0 ;1]x\in[0\,;1], ∣x−1∣=1−x|x-1|=1-x ; pour x∈[1 ;2]x\in[1\,;2], ∣x−1∣=x−1|x-1|=x-1. ∫02∣x−1∣ dx=∫01(1−x) dx+∫12(x−1) dx=[x−x22]01+[x22−x]12=(1−12)+((2−2)−(12−1))=12+12=1\begin{aligned} \int_{0}^{2}|x-1|\,\mathrm{d}x &= \int_{0}^{1}(1-x)\,\mathrm{d}x+\int_{1}^{2}(x-1)\,\mathrm{d}x \\ &= \left[x-\frac{x^{2}}{2}\right]_{0}^{1}+\left[\frac{x^{2}}{2}-x\right]_{1}^{2} \\ &= \left(1-\frac{1}{2}\right)+\left((2-2)-\left(\frac{1}{2}-1\right)\right) = \frac{1}{2}+\frac{1}{2}=\boxed{1} \end{aligned}

4. Même découpage : ∫02h(x) dx=∫01x dx+∫12(2−x) dx=[x22]01+[2x−x22]12=12+(2−32)=1\int_{0}^{2}h(x)\,\mathrm{d}x=\int_{0}^{1}x\,\mathrm{d}x+\int_{1}^{2}(2-x)\,\mathrm{d}x =\left[\frac{x^{2}}{2}\right]_{0}^{1}+\left[2x-\frac{x^{2}}{2}\right]_{1}^{2} =\frac{1}{2}+\left(2-\frac{3}{2}\right)=\boxed{1} Géométriquement, la courbe de hh est formée de deux segments : le domaine sous la courbe est un triangle de base 22 et de hauteur 11, dont l'aire vaut bien 2×12=1\dfrac{2\times 1}{2}=1.

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