Êtes-vous un étudiant de l'EPFL à la recherche d'un projet de semestre?
Travaillez avec nous sur des projets en science des données et en visualisation, et déployez votre projet sous forme d'application sur GraphSearch.
Concept
Intégration par changement de variable
Résumé
En mathématiques, et plus précisément en analyse, l’intégration par changement de variable est un procédé d'intégration qui consiste à considérer une nouvelle variable d'intégration, pour remplacer une fonction de la variable d'intégration initiale. Ce procédé est un des outils principaux pour le calcul explicite d'intégrales. Il est parfois appelé intégration par substitution en lien avec le nom anglais du procédé.
Soient :
I un intervalle réel ;
φ : [a,b] → I une fonction dérivable, de dérivée intégrable ;
f : I → R une fonction continue.
Alors,
Remarquons qu'il n'est pas nécessaire que φ soit injective sur .
Par définition, poser
avec .
s'appelle faire un changement de variable.
Lorsque φ est de classe C, cette règle d'intégration se déduit du théorème fondamental de l'analyse et du théorème de dérivation des fonctions composées : voir par exemple le lien en bas de cette page vers le cours sur Wikiversité.
Utilisons le théorème pour écrire l'intégrale de f sur dans le cas où φ est une fonction monotone.
Si φ est croissante, alors et I est égal à l'intervalle ; l'intégrale de f sur I est alors immédiatement donnée par le théorème. Remarquons aussi que dans ce cas, .
Si φ est décroissante, alors et I devient . L'intégrale de f sur I est donc l'opposée de l'intégrale du membre de gauche du théorème. Comme , changer le signe revient dans ce cas à remplacer φ' (dans l'intégrale du membre de gauche du théorème) par sa valeur absolue.
On voit ainsi que dans les deux cas on a :
C'est cette formule qu'on peut généraliser au cas des intégrales multiples .
Soit à calculer
On choisit le changement de variable , et donc avec variant de à (on remarquera que n'est pas injective sur cet intervalle)
, et est bien continue sur . Par conséquent :
Le fait que ne soit pas injective peut amener à des résultats à première vue surprenants : si , on aura ; c'est la raison pour laquelle on préfère souvent prendre bijective, et écrire la formule « dans l'autre sens » : .
Source officielle
À propos de ce résultat
Cette page est générée automatiquement et peut contenir des informations qui ne sont pas correctes, complètes, à jour ou pertinentes par rapport à votre recherche. Il en va de même pour toutes les autres pages de ce site. Veillez à vérifier les informations auprès des sources officielles de l'EPFL.
Concepts associés (32)
Differential (mathematics)
In mathematics, differential refers to several related notions derived from the early days of calculus, put on a rigorous footing, such as infinitesimal differences and the derivatives of functions. The term is used in various branches of mathematics such as calculus, differential geometry, algebraic geometry and algebraic topology. The term differential is used nonrigorously in calculus to refer to an infinitesimal ("infinitely small") change in some varying quantity.
Forme différentielle
En géométrie différentielle, une forme différentielle est la donnée d'un champ d'applications multilinéaires alternées sur les espaces tangents d'une variété différentielle possédant une certaine régularité. Le degré des formes différentielles désigne le degré des applications multilinéaires. La différentielle d'une fonction numérique peut être regardée comme un champ de formes linéaires : c'est le premier exemple de formes différentielles.
Intégration par changement de variable
En mathématiques, et plus précisément en analyse, l’intégration par changement de variable est un procédé d'intégration qui consiste à considérer une nouvelle variable d'intégration, pour remplacer une fonction de la variable d'intégration initiale. Ce procédé est un des outils principaux pour le calcul explicite d'intégrales. Il est parfois appelé intégration par substitution en lien avec le nom anglais du procédé. Soient : I un intervalle réel ; φ : [a,b] → I une fonction dérivable, de dérivée intégrable ; f : I → R une fonction continue.