Calcul intégral

Exercices, évaluations et cours - Niveau Terminale Spécialité.

Par où commencer ?

Sur chaque chapitre, suis cet ordre pour progresser efficacement.

  1. 1. Apprendre — résumé et méthodes vidéo
  2. 2. Exercices — t’entraîner par niveau
  3. 3. Évaluations — te tester (quiz / contrôles)

Basique

7 exercices

Intégrales et calcul d'aires

Basique Premium

  1. Déterminer les aires rouges et violettes ci-dessus.
  2. Exprimer ces deux aires à l'aide de la notation intégrale $\displaystyle \int_a^b f(x)\,dx$
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Calculs d'intégrale géométriquement

Basique Premium

Calculer géométriquement les intégrales suivantes après avoir tracé la courbe représentative de chaque fonction sur l'intervalle considéré.

  1. $\displaystyle \int_{-2}^3 4\,dx$
  2. $\displaystyle \int_0^2 x\,dx$
  3. $\displaystyle \int_1^4 -2x+10\,dx$
  4. $\displaystyle \int_{-3}^3 |x|\,dx$
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encadrer-graphiquemement

Basique Premium

PARTIE A

Calculer graphiquement les intégrales suivantes:

  1. $\displaystyle \int_{-2}^{-1} f(x)\,dx$
  2. $\displaystyle \int_{-4}^0 f(x)\,dx$
  3. $\displaystyle \int_{-1}^5 f(x)\,dx$
  4. $\displaystyle \int_{-2}^2 f(x)\,dx$

PARTIE B

On considère la courbe de $f$ suivante:

  1. Déterminer graphiquement un encadrement de $\displaystyle \int_{-2}^6 f(x)\,dx$
  2. En réalité $f(x)=-\frac{1}{10}x^2+5$, déterminer $\displaystyle \int_{-2}^6 f(x)\,dx$
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Positivité de l'intégrale

Basique Premium

Déterminer le signe des intégrales suivantes sans faire de calcul:

  1. $\displaystyle \int_{-1}^{2} \dfrac{x^2+1}{x^2} \,dx$
  2. $\displaystyle \int_{0}^{4} e^{-x} \,dx$
  3. $\displaystyle \int_{-1}^{-5} -3x^2 \,dx$
  4. $\displaystyle \int_{0,1}^{0,5} \dfrac{ln(x)}{1-x} \,dx$
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Pratiquer la formule pour calculer des intégrales

Basique Premium

Pour chacune des fonctions suivantes, vérifier que la fonction en majuscule est une primitive de la fonction donnée puis calculer l'intégrale proposée.

  1. $f(x)=ln(x)$ et $F(x)=xln(x)-x$ puis $\displaystyle \int_{4}^{10} ln(x) \,dx$
  2. $g(x)=\dfrac{1}{x^3}$ et $G(x)=\dfrac{-1}{2x^2}$ puis $\displaystyle \int_{-4}^{-1} \dfrac{1}{x^3} \,dx$
  3. $h(x)=(x-1)(x+3)$ et $H(x)=\dfrac{x^3}{3}+x^2-3x+1$ puis $\displaystyle \int_{-2}^{3} (x-1)(x+3) \,dx$
  4. $j(x)=e^{-2x}-xe^{x^2}$ et $J(x)=-\dfrac{e^{-2x}}{2}-\dfrac{e^{x^2}}{2}$ puis $\displaystyle \int_{0}^{5} (e^{-2x}-xe^{x^2}) \,dx$
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Calculs d'intégrales

Basique Premium

Calculer les intégrales suivantes

  1. $\displaystyle \int_{1}^5 \sqrt{2} \,dx$
  2. $\displaystyle \int_{-1}^3 3x-5\,dx$
  3. $\displaystyle \int_0^1 x^3-3x^2+5x-10\,dx$
  4. $\displaystyle \int_{-3}^3 |x|\,dx$
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Theorème fondamental

Basique Premium

On considère la fonction définie sur $[0;~+\infin[$ par:$$\displaystyle \int_{0}^x ln(t+1) \,dt$$

  1. Justifier que pour tout $x\in [0;~+\infin[$, $F(x)\geq 0$.
  2. Donner une interprétation graphique de $F(1)$ et $F(2)$ puis les comparer.
  3. Exprimer $F(5)-F(2)$ à l'aide d'une intégrale.
  4. Calculer $F'(x)$ pour tout $x\in [0;~+\infin[$ et en déduire les variations de $F$ sur cet intervalle.
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Avance

4 exercices

Intégrales, suite et constante d'Euler

Avancé Premium

Soit $n$ un entier naturel et $f_n$ la fonction de courbe représentative $C_n$ définie sur $]0;~+\infin[$ par $f_n=\dfrac{(ln(x)^n)}{x^2}$. On pose:$$I_n=\displaystyle \int_1^e f_n(x) \,dx$$

  1. On pose $F(x)=\dfrac{1+ln(x)}{x}$. Calculer $F'(x)$ et en déduire $I_1$.
  2. En utilisant une intégration par parties montrer que:$$I_{n+1}=-\dfrac{1}{e}+(n+1)I_n$$
  3. Calculer $I_2$ et en déduire l'aire du domaine compris entre les courbes $C_1$ et $C_2$ et les droites d'équations $x=1$ et $x=e$.
  4. En utilisant le résultat de la question 2, prouver par récurrence que pour tout entier naturel $n$: $$\dfrac{1}{n!}I_n=1-\dfrac{1}{e}(1+\dfrac{1}{1!}+\dfrac{1}{2!}+...++\dfrac{1}{n!})$$
  5. En utilisant un encadrement de $ln(x)$ sur $[1;~e]$ montrer que pour tout entier naturel non nul:$$0\leq I_n\leq 1$$
  6. En déduire $\lim\limits_{n \to +\infin }(1+\dfrac{1}{1!}+\dfrac{1}{2!}+...++\dfrac{1}{n!})$
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Intégrales et racines carrées

Avancé Premium

L'objectif est de calculer les intégrales suivantes: $$I=\displaystyle \int_0^1 \dfrac{1}{\sqrt{x^2+2}} \,dx~~;~~J=\displaystyle \int_0^1 \dfrac{x^2}{\sqrt{x^2+2}}~~;~~K=\displaystyle \int_0^1 \sqrt{x^2+2} \,dx$$

  1. Calcul de $I$
    Soit $f$ la fonction définie sur $[0;~1]$ par:$$f(x)=ln(x+\sqrt{x^2+2})$$
    1. Calculer la dérivée de la fonction $x\mapsto \sqrt{x^2+2}$
    2. En déduire la dérivée $f'$ de $f$.
    3. Calculer la valeur de $I$.
  2. Calcul de $J$ et $K$
    1. Sans calculer explicitement $J$ et $K$ vérifier que $J+2I=K$.
    2. À l'aide d'une intégration par parties portant sur l'intégrale $K$ montrer que: $K=\sqrt{3}-J$.
    3. En déduire les valeur de $J$ et $K$.
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Approximation d'intégrale

Avancé Premium

Le but de l'exercice esr de donner est de donner un encadrement du nombre $I$ défini par:$$I_n=\displaystyle \int_0^1 \dfrac{x^2e^x}{1+x} \,dx$$ Soit $f$ la fonction définie sur $[0;~1]$ par $f(x)=\dfrac{e^x}{1+x}$.

  1. Étudier les variations de $f$ sur $[0;~1]$.
  2. On pose pour tout entier naturel $S_n=\displaystyle\sum_{k=0}^n f(\dfrac{k}{5})$.
    Justifier que pour tout entier $k$ compris entre 0 et 4 on a: $$\dfrac{1}{5}f\Big(\dfrac{k}{5}\Big)\leq \displaystyle \int_{\frac{k}{5}}^{\frac{k+1}{5}} \dfrac{e^x}{1+x} \,dx \leq \dfrac{1}{5}f\Big(\dfrac{k+1}{5}\Big)$$ Interpréter graphiquement à l'aide de rectangles les inégalités précédentes.
  3. En déduire que: $\dfrac{1}{5}S_4\leq \displaystyle \int_0^1 \dfrac{e^x}{1+x} \,dx \leq \dfrac{1}{5}(S_5-1)$.
  4. Donner des valeurs approchées à $10^{-4}$ près de $S_4$ et de $S_5$ respectivement.
    En déduire l'encadrement: $1,091\leq \displaystyle \int_0^1 \dfrac{e^x}{1+x} \,dx \leq 1,164$
  5. Démontrer que pour tout réel $x\in [0;~1]$, on a: $$\dfrac{1}{1+x}=1-x+\dfrac{x^2}{1+x}$$
  6. Justifier l'égalité $\displaystyle \int_0^1 \dfrac{e^x}{1+x} \,dx=\displaystyle \int_0^1 (1-x)e^x \,dx+I$.
  7. Calculer $\displaystyle \int_0^1 (1-x)e^x \,dx$
  8. En déduire un encadrement de $I=\displaystyle \int_0^1 \dfrac{x^2 e^x}{1+x} \,dx$ d'amplitude strictement inférieure à $10^{-1}$.
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Suite définie grâce aux bornes de l'intégrale

Avancé Premium

On considère la fonction $f$ définie sur $[0;~+\infin[$ par: $$f(x)=\dfrac{ln(x+3)}{x+3}$$

  1. Montrer que $f$ est dérivable sur $[0;~+\infin[$. Étudier le signe de sa fonction dérivée $f'$, sa limite éventuelle en $+\infin$, et dresser le tableau de variations.
  2. On définit la suite $(u_n)$ par son terme général $u_n=\displaystyle \int_{n}^{n+1} f(x) \,dx$.
    1. Justifier que si $n\leq x\leq n+1$ alors $f(n+1)\leq f(x)\leq f(n)$.
    2. Montrer sans chercher à calculer $u_n$ que pour tout entier naturel $n$: $$f(n+1)\leq u_n \leq f(n)$$
    3. En déduire que la suite $(u_n)$ est convergente et déterminer sa limite.
  3. Soit $F$ la fonction définie sur $[0;~+\infin$ par $$F(x)=[ln(x+3)]^2$$
    1. Justifier la dérivabilité sur $[0;~+\infin[$ de la fonction $F$ et déterminer pour tout réel $x$ positif le nombre $F'(x)$.
    2. On pose pour tout entier naturel $n$, $I_n=\displaystyle \int_{0}^{n} f(x) \,dx$.
      Calculer $I_n$.
  4. On pose, pour tout entier naturel $n$, $S_n=u_0+u_1+...+u_{n-1}$.
    Calculer $S_n$. La suite $(S_n)$ est-elle convergente?
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