Qu'appelle-t-on une intégrale impropre ? Si sur un certain intervalle le domaine sous la courbe de la fonction est illimité, alors l'intégrale de sur cet intervalle est dite impropre.
On dit que f est intégrable sur I ou que ∫If ∫ I f est absolument convergente si ∫I|f| ∫ I | f | converge. Théorème : Si f est intégrable sur I , alors ∫If(t)dt ∫ I f ( t ) d t converge. Si ∫If(t)dt ∫ I f ( t ) d t converge sans que f ne soit intégrable sur I , alors on parle d'intégrale semi-convergente.
Dans ce cas, on note ∫+∞af(t)dt ∫ a + ∞ f ( t ) d t ou ∫+∞af ∫ a + ∞ f cette limite. Une telle intégrale est alors appelée intégrale généralisée ou intégrale impropre. Soit f:[a,b[→K f : [ a , b [ → K continue par morceaux avec a,b∈R a , b ∈ R .
Une intégrale impropre est convergente si sa valeur est finie, dans le cas contraire elle est divergente.
La convergence
Quand x tend vers +∞, le premier terme a une limite et l'intégrale ∫x1cos(t)t2dta également une limite.
S n = ∑ k = 0 n u k . On dit que la série ∑un ∑ u n converge si la suite de ses sommes partielles (Sn) est convergente. On dit qu'elle diverge dans le cas contraire. Dans le cas de la convergence, on note +∞∑k=0uk=limn→+∞Sn.
Si, pour tout entier naturel n, I_{n+1}-I_{n}\geqslant 0, on en déduit que la suite est croissante. Si, pour tout entier naturel n, I_{n+1}-I_{n}\leqslant 0, on en déduit que la suite est décroissante.
Toute fonction en escalier est bornée car elle ne prend qu'un nombre fini de valeurs. Si f est réglée, il existe ϕ en escalier telle que, pour tout x ∈ [a, b], |f(x) − ϕ(x)| ≤ 1, et donc |f(x)|≤|ϕ(x)| + 1, ce qui prouve que f est bornée.
Intégrale et primitives
L'intégrale de la fonction nulle est nulle sur tout intervalle inclus dans l'ensemble des réels ; les primitives de la fonction nulle (sur ℝ) sont donc les fonctions constantes.
Critères d'intégrabilité
Une fonction réglée est intégrable sur un intervalle fermé. En particulier on en déduit que les fonctions continues, continues par morceaux, monotones ou encore à variations bornées sont toutes intégrables sur un intervalle fermé.
Théorème (théorème fondamental du calcul intégral) : Si f est une fonction continue et positive sur [a,b] , alors la fonction F définie sur [a,b] par F(x)=∫xaf(t)dt F ( x ) = ∫ a x f ( t ) d t est dérivable sur [a,b] , et a pour dérivée f .
La différence entre primitive et intégrale est qu'une primitive est une fonction tandis qu'une intégrale est un réel exprimé comme une aire algébrique (pouvant être négatif).
Si la fonction f est impaire, sa courbe représentative est symétrique par rapport à l'origine. L'intégrale entre a et -a est nulle car l'aire comprise entre -a et 0 aura un signe moins alors que celle entre 0 et a aura la même valeur mais avec un signe +.
Une intégrale est dite impropre lorsque une des bornes est \(\pm \infty\), ou si la fonction intégrée n'est pas continue sur l'intervalle d'intégration.
Soit f, une fonction intégrable sur I. Si f est une fonction à valeurs réelles, alors f + et f − sont intégrables sur I. Si f est une fonction à valeurs complexes, alors Re(f ) et Im(f ) sont intégrables sur I.
f est dite intégrable sur [a, b] si et seulement si I[a,b](f) = I[a,b](f) (pincement).
On retiendra qu'une intégrale peut être positive ou négative mais qu'une aire, elle, est toujours positive.
Ainsi la fonction monotone définie par f : [ 0 , 1 ] → R , ∀ x ∈ [ 0 , 1 ] f ( x ) = 0 et f ( 1 ) = 1 est intégrable et son intégrale vaut de façon évidente .
Propriété de positivité
En d'autre termes, l'intégrale d'une fonction positive sur un intervalle est positive, ce qui est logique dans la mesure où elle s'interprète comme une aire (voir le début du cours).
1 n(n + 1) converge et a pour somme 1. n diverge.
Les suites de terme général avec entier supérieur ou égal à 1, tendent vers 0 lorsque tend vers . Les suites de terme général , avec –1 < q < 1, tendent vers 0 lorsque tend vers . Une suite est dite divergente si elle n'est pas convergente.
En analyse mathématique, une suite de Cauchy est une suite de réels, de complexes, de points d'un espace métrique ou plus généralement d'un espace uniforme, dont les termes se rapprochent les uns des autres. Ces suites sont celles susceptibles de converger. Elles sont au centre de la définition de la complétude.
On appelle intégrale de f entre a et b le nombre F(b) – F(a). et se lit : « intégrale de a à b de f(t) dt », a et b étant les bornes de l'intégrale. Remarques : Ce nombre est indépendant de la primitive F choisie. En effet si G est une autre primitive de f, alors G = F +k et donc G(b) – G(a) = F(b) – F(a).
L'intégrale définie de la fonction 𝑓 ( 𝑥 ) entre 𝑥 = 𝑎 et 𝑥 = 𝑏 peut être interprété comme étant l'aire algébrique sous la courbe représentative de 𝑓 ( 𝑥 ) entre 𝑥 = 𝑎 et 𝑥 = 𝑏 ; on donne une représentation graphique d'une intégrale sur la figure ci-dessous.