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Cours : Calcul intégral › Erreurs fréquentes
Terminale · spécialité

Erreurs fréquentes : Calcul intégral (Terminale)

Le calcul intégral permet de calculer des aires, des valeurs moyennes et des grandeurs accumulées (distance parcourue, quantité produite) à partir d'une fonction connue. Il relie la notion géométrique d'aire à celle de primitive, ce qui ramène le calcul d'une aire au calcul d'une différence F(b) − F(a).

Erreur

Assimiler l'intégrale à une aire quand la fonction est négative ou change de signe, par exemple affirmer que l'aire entre la courbe de $\sin$ et l'axe sur $[0\,;\,2\pi]$ vaut $\int_0^{2\pi}\sin x\,\mathrm{d}x=0$.

Ce qu'il faut écrire

L'intégrale est une aire algébrique. Pour une aire, on étudie le signe de la fonction, on découpe avec la relation de Chasles et on intègre la valeur positive sur chaque morceau : ici $2+2=4$ u.a.

Erreur

Se tromper de signe dans le calcul de $F(b)-F(a)$, par exemple $\big[-\cos x\big]_0^{\pi}=-\cos\pi-\cos0=0$.

Ce qu'il faut écrire

On écrit $F(b)-\big(F(a)\big)$ avec des parenthèses : $\big(-\cos\pi\big)-\big(-\cos0\big)=1+1=2$.

Erreur

Oublier le signe moins dans la formule d'intégration par parties, ou choisir $u=e^x$ et $v'=x$ pour calculer $\int x\,e^x\,\mathrm{d}x$, ce qui fait apparaître $\int\frac{x^2}{2}e^x\,\mathrm{d}x$, plus compliquée.

Ce qu'il faut écrire

La formule est $\int_a^b uv'=\big[uv\big]_a^b-\int_a^b u'v$. On dérive la partie polynomiale (ou le logarithme) et on primitive l'exponentielle ou la fonction trigonométrique.

Erreur

Calculer une valeur moyenne en oubliant le facteur $\frac{1}{b-a}$, ou en divisant par $b+a$.

Ce qu'il faut écrire

$\mu=\dfrac{1}{b-a}\displaystyle\int_a^b f(x)\,\mathrm{d}x$. Contrôle : la valeur moyenne est comprise entre le minimum et le maximum de $f$ sur l'intervalle.

Erreur

Calculer l'aire entre deux courbes par $\int_a^b(f-g)$ sans vérifier quelle courbe est au-dessus, ce qui donne un résultat négatif ou une compensation.

Ce qu'il faut écrire

On étudie d'abord le signe de $f(x)-g(x)$ sur $[a\,;\,b]$, puis on intègre « haut moins bas » sur chaque intervalle où le signe est constant.

Erreur

Intégrer une inégalité alors que la borne inférieure est plus grande que la borne supérieure, ou déduire $f\ge0$ de $\int_a^b f\ge0$.

Ce qu'il faut écrire

La positivité et la croissance de l'intégrale exigent $a\le b$. La réciproque est fausse : une intégrale positive peut provenir d'une fonction qui change de signe.

Erreur

Écrire $\int_a^b f(x)g(x)\,\mathrm{d}x=\int_a^b f(x)\,\mathrm{d}x\times\int_a^b g(x)\,\mathrm{d}x$.

Ce qu'il faut écrire

L'intégrale est linéaire mais ne se comporte pas ainsi avec un produit. Exemple : $\int_0^1x\cdot x\,\mathrm{d}x=\frac13$ alors que $\left(\int_0^1x\,\mathrm{d}x\right)^2=\frac14$. Pour un produit, on cherche une forme usuelle ($u'e^u$…) ou on intègre par parties.

Erreur

Pour $F(x)=\int_a^x f(t)\,\mathrm{d}t$, écrire $F'(x)=f(t)$, ou $F'(x)=f(x)-f(a)$, ou oublier que $F(a)=0$.

Ce qu'il faut écrire

D'après le théorème fondamental, $F'(x)=f(x)$ (on remplace la variable muette par la borne $x$) et $F(a)=0$. $F$ est la primitive de $f$ qui s'annule en $a$.