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Prépa, 1re année › Intégration sur un segment › Changement de variable

Changement de variable : énoncé (MPSI)

Théorème

Changement de variable

Soit $f$ continue sur un intervalle $I$, et $\varphi:[\alpha,\beta]\to I$ de classe $\mathcal{C}^1$. Alors $$\int_{\varphi(\alpha)}^{\varphi(\beta)}f(x)\,\mathrm{d}x=\int_\alpha^\beta f\big(\varphi(t)\big)\,\varphi'(t)\,\mathrm{d}t.$$ Aucune hypothèse de bijectivité n'est nécessaire.

Démonstration : Changement de variable
Démonstration

Preuve

$f$ est continue sur $I$, donc admet une primitive $F$ sur $I$. La fonction $F\circ\varphi$ est de classe $\mathcal{C}^1$ sur $[\alpha,\beta]$, de dérivée $(f\circ\varphi)\times\varphi'$, qui est continue. Par le théorème fondamental appliqué deux fois : $$\int_\alpha^\beta f\big(\varphi(t)\big)\varphi'(t)\,\mathrm{d}t=F\big(\varphi(\beta)\big)-F\big(\varphi(\alpha)\big)=\int_{\varphi(\alpha)}^{\varphi(\beta)}f(x)\,\mathrm{d}x.$$

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Dans le cours

Intégration sur un segment : Changement de variable

Voir aussi en MP : Changement de variable