Seconde méthode pour calculer une intégrale

On définit \(f :x\longmapsto 2x-3\).

On cherche à calculer \(\displaystyle \int_2^4 2x-3~dx\) en utilisant le théorème vu au paragraphe précédent.

Question

Chercher une fonction \(F(x)\) dont \(f(x)\) est la dérivée.

Indice

On pourra chercher dans la famille des polynômes du second degré car la dérivée d'un polynôme du second degré est une fonction affine.

Solution

On sait que \(2x\) est la dérivée de \(x^2\) et que \(3\) est la dérivée de \(3x\). On peut proposer comme fonction \(F(x)=x^2-3x\). \(F'(x)=2x-3=f(x)\)

Attention

Cette fonction F n'est pas unique. En effet, on sait qu'une constante se dérive en 0. On peut donc ajouter à \(F(x)\) n'importe quelle constante, on aura toujours\( F'(x)=f(x)\). On aurait ainsi pu prendre \(F(x)=x^2-3x+10\)

Question

En déduire la valeur de \(\displaystyle \int_2^4 2x-3~dx\)

Indice

On se rappelle que si on connaît une fonction \(F\) dérivable dont la dérivée est \(f\), nous avons \(\displaystyle \int_a^b f(t)~dt=F(b)-F(a)\).

Solution

On connaît \(F(x)=x^2-3x\) qui est dérivable et \(F'(x)=f(x)\). Par conséquent \(\displaystyle \int_{-2}^4 2x-3~dx=F(4)-F(2)\). Or

  • \(F(4)=16-12=4\)

  • \(F(2)=4-6=-2\)

Donc \(\displaystyle \int_{-2}^4 2x-3~dx=4-(-2)=6\).

Cela se vérifie aisément sur le graphique en comptant les carreaux.

Complément

Si on avait utilisé une autre fonction \(F\) différente de la première par une constante, le résultat eut été le même. Par exemple si on prend \(F(x)=x^2-3x+10\), on a :

  • \(F(2)=8\)

  • \(F(4)=14\)

donc \(\displaystyle \int_{-2}^4 2x-3~dx=14-8=6\).

Peu importe donc la fonction \(F\) choisie du moment que l'on a \(F'=f\).