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Analyse 2 - Chapitre 2 (1/7)

Florence NICOLAU 2005 - 2006

Chapitre 2 : Intégrales généralisées.

I. Intégrale sur un intervalle de longueur infinie. 1

1. Intégrale du type

ftdt a z

2. Intégrale du type ftdt

a z

3. Intégrale du type

ftdt() z . ......................................................................3

II. Intégrale sur un intervalle qui contient un point où la fonction n'est pas définie 4 1. Intégrale du type

ftdt ab z

2. Intégrale du type

ftdt a z avec f non définie en a...................................5

III. Critères de convergence. 5

1. Cas où f est positive........................................................................................5

2. Cas où f est de signe quelconque....................................................................7

La notion d'intégrales généralisées est une extension de la notion d'intégrale simple. I. Intégrale sur un intervalle de longueur infinie.

1. Intégrale du type ftdt

a z.

Définition

: Soit f : [a ; +[ continue.

On dit que ftdt

a z converge si lim ( ) xax ftdt z existe et est finie, et alors f t dt f t dt axax () lim () zz

Sinon ftdt

a z est dite divergente.

On dit aussi que f est intégrable sur [a ; +[ dans le premier cas, et que f n'est pas intégrable

sur [a ; +[ dans le second cas.

Exemples : a) Convergence de

0t edt 00 1 xxttx edt e e 0 lim 0 1 1 x t x edt

Donc l'intégrale converge et

0t edt = 1.

Analyse 2 - Chapitre 2 (2/7)

Florence NICOLAU 2005 - 2006

b) Convergence de 1 1 dtt

1° cas

: 1 11 1 1 11 111
xx txdtt 1

10 1lim0101

x sixsi Donc 1 1dtt converge si > 1 , et diverge si < 1.

2° cas

: = 1 1 1

1ln( )

x x dt tt = ln(x) or lim ln( ) x x f

Donc l'intégrale diverge.

1 1 tdt z converge si et seulement si > 1 Intégrale de référence

Interprétation graphique :

L'aire sous la courbe à droite de 1 est finie pour la courbe y = 1 x² infinie pour la courbe y = 1 x

2. Intégrale du type ftdt

a z

Définition : Soit f : ]- ; a[ continue.

On dit que ftdt

a z converge si lim ( ) xxa ftdt z existe et est finie, et alors () lim () aa x x ftdt ftdt

Sinon ftdt

a z est dite divergente.

On dit aussi que f est intégrable sur ]- ; a[ dans le premier cas, et que f n'est pas intégrable

sur ]- ; a[ dans le second cas.

Analyse 2 - Chapitre 2 (3/7)

Florence NICOLAU 2005 - 2006

Exemples : a) Convergence de

0 t edt 00 1 tt x xx edt e e 0 lim t xx edt f

Donc l'intégrale diverge.

b) Convergence de sintdt sin cos 1 cos x x tdt t x or cos n'a pas de limite en -

Donc l'intégrale diverge.

c) Convergence de 0 t edt 00 1 tt x xx edt e e 0 lim 1 0 1 t xx edt

Donc l'intégrale converge et

0 t edt = 1.

3. Intégrale du type ftdt()

z

Définition : Soit f : ]- ; +[ continue.

ftdt() z est dite convergente si c ftdt c z converge et ftdt c z converge.

On a alors ftdt ftdt ftdt

c c zzz

Sinon elle est dite divergente.

On dit aussi que f est intégrable sur ]- ; +[ dans le premier cas, et que f n'est pas intégrable

sur ]- ; +[ dans le second cas.

Exemples

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