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Saturday, 20 July 2024

Les questions que vous devez vous poser pour d'étude d'une intégrale impropre Quand et où dit-on qu'une intégrale est impropre? L'intégrale $\dint_a^b f(t)dt$ ($a\in\{-\infty\}\cup\R$, $b\in\R\cup\{+\infty\}$) est une intégrale impropre si $f$ est définie et continue par morceaux sur $[a, b]$ sauf en un nombre fini non nul de points. En particulier, elle est impropre en tous les points où $f$ n'est pas définie ($-\infty$ si $a=-\infty$, $+\infty$ si $b=+\infty$). Elle sera aussi impropre aux points où la fonction $f$ n'admet pas de limite finie à droite ou à gauche. Il ne faut donc pas oublier de préciser les points où il n'y pas de problème et pourquoi. Comment utiliser une primitive pour la convergence et le calcul d'une intégrale impropre? Si $\dint_a^b f(t)dt$ est impropre en $b$ uniquement et $F$ est une primitive de $f$ sur $[a, b[$, alors cette intégrale converge ssi $F$ admet une limite finie en $b$. Integrale improper cours des. De plus lorsqu'il y a convergence: $$\dint_a^b f(t)dt=\left(\dp\lim_{t\to b_-}F(t)\right)-F(a)$$ Attention: Ne pas confondre l'existence d'une limite finie pour une primitive avec la notion d'intégrale faussement impropre.

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À propos du chapitre L'objectif du chapitre sur les intégrales impropres est de déterminer leur convergence. Une fois que l'intégrale converge, alors l'on est ramené aux techniques de calcul détaillées dans le chapitre sur les intégrales. Il y a trois grandes façons de déterminer la convergence d'une intégrale impropre: - En démontrant qu'elle est faussement impropre - En la calculant - En la comparant à une intégrale connue (le plus souvent une intégrale de Riemann) Ce chapitre détaille chacun des méthodes avec plusieurs exemples. Les intégrales impropres sont au cœur du chapitre sur les probabilités à densité et sont donc essentielles pour le concours. L'objectif de ce chapitre est donc de vous apprendre à déterminer si une intégrale converge, quelle que soit sa forme. Les intégrales impropres sont également très pièges quant à la rédaction. Integrale improper cours d. Beaucoup de techniques ne peuvent être utilisées tant que l'on n'a pas montré la convergence. Cela impose une rigueur de rédaction essentielle au concours.

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L'intégrale $\int_a^b \frac{dx}{(x-a)^\alpha}$ est convergente si et seulement si $\alpha<1$. Théorème (changement de variables): Soit $f$ une fonction continue sur $]a, b[$ et $\varphi:]\alpha, \beta[\to]a, b[$ bijective, strictement croissante et de classe $\mathcal C^1$. Les intégrales $\int_a^b f (t)dt$ et $\int_\alpha^\beta f\circ\varphi(u)\varphi'(u)du$ sont de même nature et égales en cas de convergence. Théorème (intégration par parties): Soient $f, g:]a, b[\to\mathbb R$ deux fonctions de classe $\mathcal C^1$ telles que $\lim_{t\to a}f(t)g(t)$ et $\lim_{t\to b}f(t)g(t)$ existent. Intégrales généralisées (impropres). Alors les intégrales $\int_a^b f(t)g'(t)dt$ et $\int_a^b f'(t)g(t)dt$ sont de même nature. Lorsqu'elles sont convergentes, on a $$\int_a^b f'(t)g(t)dt=f(b)g(b)-f(a)g(a)-\int_a^b f(t)g'(t)dt. $$ Fonctions intégrables $I$ est un intervalle ouvert de $\mathbb R$ et $f, g:I\to\mathbb K$ sont des fonctions continue par morceaux. On dit que $f$ est intégrable sur $I$ ou que $\int_If$ est absolument convergente si $\int_I|f|$ converge.

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Alors si $\int_a^b g(t)dt$ converge, alors $\int_a^b f(t)dt$ converge; si $\int_a^b f(t)dt$ diverge, alors $\int_a^b g(t)dt$ diverge. Corollaire Soit $I=[a, b[$ et $f, g:I\to\mathbb R$ continues par morceaux, positives ou nulles, telles que $f\sim_b g$. Alors $\int_a^b f(t)dt$ et $\int_a^b g(t)dt$ sont de même nature. Théorème (intégrales de Riemann): L'intégrale $\int_1^{+\infty}\frac{dx}{x^\alpha}$ est convergente si et seulement si $\alpha>1$. Intégrale impropre cours de français. L'intégrale $\int_a^b \frac{dx}{(x-a)^\alpha}$ est convergente si et seulement si $\alpha<1$. Fonctions intégrables On dit que $f$ est intégrable sur $I=[a, b[$ ou que $\int_If$ est absolument convergente si $\int_I|f|$ converge. Théorème: Si $f$ est intégrable sur $I$, alors $\int_I f(t)dt$ converge. Corollaire: Soit $I=[a, b[$ et $f, g:I\to\mathbb R$ continues par morceaux avec $g\geq 0$ et $f(t)=_b o\big(g(t))$. Si $\int_a^b g(t)dt$ converge, alors $f$ est intégrable sur $[a, b]$. En particulier, $\int_a^b f(t)dt$ converge. Intégration par parties et changement de variables Théorème (changement de variables): Soit $f$ une fonction continue sur $]a, b[$ et $\varphi:]\alpha, \beta\to]a, b[$ bijective, strictement croissante et de classe $\mathcal C^1$, les intégrales $\int_a^b f (t)dt$ et $\int_\alpha^\beta f\circ\varphi(u)\varphi'(u)du$ sont de même nature et égales en cas de convergence.

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Si le majorant ou le minorant est donné et ne comporte pas le symbole d'intégration, on essaiera de le faire apparaître avec, le plus souvent les mêmes bornes et on sera alors ramené à comparer les fonctions. Dans le cas d'intégrale de fonction de signe non constant, le plus souvent le premier pas du raisonnement consiste à écrire: $$\left|\dint_a^b f(t)dt\right|\leq \dint_a^b |f(t)|dt$$ après s'être assuré de la convergence de $\dint_a^b |f(t)|dt$.

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Pour avoir tous les points il faut justifier que ln (A)*A^(n+1) tend vers 0 lorsque A tend vers 0 par croissance comparée. Donc In converge et vaut -1/(n+1)^2. III) Astuce n°2: Se référer à la loi Normale Il s'agit de se référer à la densité, à l'espérance ou à la variance d'une loi Normale pour calculer des intégrales impropres. Petit rappel de cours: Soit X une variable aléatoire suivant une loi Normale. Une densité f de X est définie sur R par: C'est un classique des épreuves de concours, parfois l'énoncé vous guide en vous disant « À l'aide d'une loi Normale bien choisie, calculer la valeur de… » mais pas tout le temps donc vous devez savoir faire cela tout seul. Voici un exemple de question type: Montrer que pour tout réel x > 0 l'intégrale converge et donner sa valeur. Raisonnement: Ici on remarque que il y a du e xp (-xt^2) donc on doit directement penser à une loi Normale d'espérance nulle. Résumé de cours : intégrales impropres et fonctions intégrables. Il nous faut donc trouver une variance qui fera en sorte que la densité fasse apparaître e xp (-xt^2).

Il y a également un grand nombre d'exercices très classiques qui ne sont pas du cours mais qu'il faut connaître ou au moins reconnaître. Vous les trouverez dans ce chapitre. Certains d'entre vous n'ont pas encore travaillé en cours les équivalences et les négligeabilités. Vous trouverez donc des exercices et automatismes spécifiques pour démontrer la convergence sans utiliser ces méthodes.

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