mathématiques (ECT 1re année) · Chapitre 12 · Exercice
Encadrer sans calculer
Intégration sur un segment · Propriétés de l'intégrale · niveau 2
Énoncé
Soit . Montrer que , puis affiner cet encadrement en comparant et sur .
Corrigé
Pourquoi encadrer. On ne connaît aucune primitive de qui s'écrive avec les fonctions usuelles : le calcul exact est hors d'atteinte. On encadre donc la fonction, puis on intègre l'encadrement.
Premier encadrement. Pour , on a . La fonction exponentielle étant croissante,
Les bornes et sont dans l'ordre croissant : on peut intégrer l'inégalité, par croissance de l'intégrale.
L'affinage. Pour , , donc . L'exponentielle étant croissante, sur . En intégrant :
Le nouvel encadrement est donc , nettement plus serré. (La valeur vaut en réalité environ .)
Le point à retenir. Une intégrale qu'on ne sait pas calculer s'encadre en encadrant la fonction, et la qualité du résultat ne dépend que de la finesse de la comparaison. Une précaution est obligatoire : vérifier que les bornes sont dans l'ordre croissant avant d'intégrer une inégalité, faute de quoi le sens s'inverse.