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Comment calculer une intégrale impropre convergente (par primitive ou passage à la limite) ?

En calculant une primitive sur un segment et en passant à la limite

L'objectif

Obtenir la valeur exacte d'une intégrale impropre convergente en utilisant une primitive de l'intégrande.

Le principe

Si ff est continue sur [a,+[[a, +\infty[ et admet FF pour primitive sur cet intervalle, alors a+f(t)dt=limx+F(x)F(a)\int_a^{+\infty} f(t)\,\mathrm{d}t = \lim_{x \to +\infty} F(x) - F(a), sous réserve que cette limite soit finie.

La méthode
  1. 1
    Je vérifie que ff est continue sur [a,+[[a, +\infty[ et je détermine une primitive FF de ff sur cet intervalle (les techniques de calcul comme l'IPP ou le changement de variable non affine ne sont autorisées que sur le segment [a,x][a, x]).
  2. 2
    J'écris axf(t)dt=F(x)F(a)\int_a^x f(t)\,\mathrm{d}t = F(x) - F(a) pour x>ax > a, en restant sur le segment.
  3. 3
    Je calcule limx+F(x)\lim_{x \to +\infty} F(x) : si elle est finie, l'intégrale converge et vaut limx+F(x)F(a)\lim_{x \to +\infty} F(x) - F(a) ; sinon, l'intégrale diverge.

Exemple corrigé

Difficulté croissante de 1 à 3

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