MathématiquesFiche 7 · Intégrale d'une fonction continue
Mathématiques · Fiche de révision

Intégrale d'une fonction continue

Par cœur, méthodes, pièges et réflexes concours — la fiche condensée à relire la veille.

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1Le formulaire des primitives

Par cœurdéfinition

F=fF'=f sur un intervalle II \Longleftrightarrow f(x) dx=F(x)+C, CR\displaystyle\int f(x)\,\mathrm{d}x=F(x)+C,\ C\in\mathbb{R}. Deux primitives d'une même ff diffèrent toujours d'une constante.

ComparatifFormes de référence — U=U(x)U=U(x), dU=U(x) dx\mathrm{d}U=U'(x)\,\mathrm{d}x
FormePrimitive
a dUa\,\mathrm{d}UaU+CaU+C
Un dU (n1)U^{n}\,\mathrm{d}U\ (n\neq-1)Un+1n+1+C\dfrac{U^{n+1}}{n+1}+C
dUU\dfrac{\mathrm{d}U}{U}lnU+C\ln|U|+C
sinU dU / cosU dU\sin U\,\mathrm{d}U\ /\ \cos U\,\mathrm{d}UcosU+C / sinU+C-\cos U+C\ /\ \sin U+C
dUcos2U / dUsin2U\dfrac{\mathrm{d}U}{\cos^2U}\ /\ \dfrac{\mathrm{d}U}{\sin^2U}tanU+C / cotU+C\tan U+C\ /\ -\cot U+C
dU1U2 / dU1+U2\dfrac{\mathrm{d}U}{\sqrt{1-U^2}}\ /\ \dfrac{\mathrm{d}U}{1+U^2}arcsinU+C / arctanU+C\arcsin U+C\ /\ \arctan U+C
aU dU (eU dU)a^{U}\,\mathrm{d}U\ (e^{U}\,\mathrm{d}U)aUlna+C (eU+C)\dfrac{a^{U}}{\ln a}+C\ \ (e^{U}+C)
Piègen=1n=-1 & valeur absolue

Un+1n+1\dfrac{U^{n+1}}{n+1} n'existe pas pour n=1n=-1 : dxx=lnx+C\displaystyle\int\frac{\mathrm{d}x}{x}=\ln|x|+C (jamais lnx\ln x seul — valable aussi sur ],0[]-\infty,0[).

Réflexe concourscondition initiale (2025, Q1)

On donne f(x)=x33x4f'(x)=x^3-\dfrac{3}{x^4} et f(1)=1f(1)=1. Primitive : F(x)=x44+1x3+CF(x)=\dfrac{x^4}{4}+\dfrac1{x^3}+C. f(1)=1C=14f(1)=1\Rightarrow C=-\tfrac14. D'où f(2)=4+1814=318f(2)=4+\tfrac18-\tfrac14=\boxed{\tfrac{31}{8}}.

2Identifier UU et dU\mathrm{d}U

Méthodela mécanique universelle
  1. Repérer U(x)U(x) : ce qui est « à l'intérieur » (puissance, ln\ln, cos\cos, exp\exp…).
  2. Calculer dU=U(x) dx\mathrm{d}U=U'(x)\,\mathrm{d}x.
  3. Comparer à l'intégrande : s'il manque une constante kk, multiplier-diviser par kk. S'il manque un facteur non constant \Rightarrow IPP (section 3) ou fraction \Rightarrow décomposition.
  4. Appliquer la formule du formulaire avec UU à la place de xx.

Cas d'une fraction rationnelle N(x)(xα)(xβ)=Axα+Bxβ\dfrac{N(x)}{(x-\alpha)(x-\beta)}=\dfrac{A}{x-\alpha}+\dfrac{B}{x-\beta} : identifier A,BA,B par « multiplier-évaluer » (A=N(x)xβx=αA=\left.\tfrac{N(x)}{x-\beta}\right|_{x=\alpha}), puis intégrer chaque terme en ln\ln|\cdot|.

Piègebornes définies == bornes en UU

En intégrale définie, si on pose U=U(x)U=U(x), il faut soit recalculer les bornes en UU (2019, Q19 : x=1U=2x=1\!\to\!U=2, x=2U=5x=2\!\to\!U=5), soit revenir en xx avant d'évaluer.

Réflexe concoursdU/U\mathrm{d}U/U direct (2019, Q1)

1elnxx dx\displaystyle\int_1^{e}\frac{\ln x}{x}\,\mathrm{d}x : U=lnxU=\ln x, dU=dxx\mathrm{d}U=\dfrac{\mathrm{d}x}{x} (déjà là !) [U22]1e=12\Rightarrow\Bigl[\dfrac{U^2}{2}\Bigr]_1^{e}=\boxed{\tfrac12}.

3Intégration par parties (IPP)

Par cœurformule

U dV=UVV dU\displaystyle\boxed{\int U\,\mathrm{d}V=UV-\int V\,\mathrm{d}U} — dérivée du produit « lue à l'envers ».

Méthodechoisir UU (à dériver) et VV' (à intégrer)

Priorité pour UU : ln>arcsin/arctan>xn (polynoˆme)>sin/cos>ex\ \ln>\arcsin/\arctan>x^n\text{ (polynôme)}>\sin/\cos>e^{x}.

  1. Choisir UU, VV' ; écrire UU' et V=V dxV=\int V'\,\mathrm{d}x.
  2. Appliquer U dV=UVV dU\int U\,\mathrm{d}V=UV-\int V\,\mathrm{d}U (bornes : [UV]ababV dU\bigl[UV\bigr]_a^b-\int_a^b V\,\mathrm{d}U).
  3. Simplifier ; si l'intégrale « boucle », poser I=I=\dots et résoudre en II.
  4. Vérifier en dérivant le résultat.
Piègesimplifier avant l'IPP (2024, Q5)

e2lnxlnx dx\displaystyle\int e^{-2\ln x}\ln x\,\mathrm{d}x : e2lnx=x2e^{-2\ln x}=x^{-2} d'abord ! Puis IPP sur lnxx2 dx\int\dfrac{\ln x}{x^2}\,\mathrm{d}x (U=lnxU=\ln x, V=x2V'=x^{-2}, V=1xV=-\tfrac1x) =lnxxdxx2=lnxx1x+C=-\dfrac{\ln x}{x}-\displaystyle\int\dfrac{\mathrm{d}x}{x^2}=\boxed{-\dfrac{\ln x}{x}-\dfrac1x+C}.

Réflexe concoursIPP avec bornes (2018, Q9 & Q20)

03x e2x dx=[x2e2x]030312e2x dx=1+5e64\displaystyle\int_0^3 x\,e^{2x}\,\mathrm{d}x=\Bigl[\tfrac{x}{2}e^{2x}\Bigr]_0^3-\int_0^3\tfrac12 e^{2x}\,\mathrm{d}x=\boxed{\tfrac{1+5e^6}{4}}. π/2πxcos(2x) dx=[x2sin2x]π/2ππ/2π12sin2x dx=0+[14cos2x]π/2π=12\displaystyle\int_{\pi/2}^{\pi} x\cos(2x)\,\mathrm{d}x=\Bigl[\tfrac{x}{2}\sin2x\Bigr]_{\pi/2}^{\pi}-\int_{\pi/2}^{\pi}\tfrac12\sin2x\,\mathrm{d}x=0+\Bigl[\tfrac14\cos2x\Bigr]_{\pi/2}^{\pi}=\boxed{\tfrac12}.

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J-0Le concours est le 27 août 2026chaque jour compte.

  • 4. Intégrale définie : Newton–Leibniz
  • 5. Calcul d'aires
  • Aujourd'hui : tout s'ouvreSynthèses, carnets, QCM — tout de suite, sur cette page.
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