Revenir au guide MATH15382D · Sheridan. L’aide dans ce cours doit être confirmée avant la réservation et le paiement.
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Comment utiliser ces exercices
Interprétez une intégrale, choisissez une méthode et vérifiez le résultat.
- Essayez la question avant de consulter l’indice ou la solution. Notez votre premier choix de méthode et justifiez-le.
- En cas de difficulté, repérez l’étape en cause : modèle, méthode, algèbre, bornes ou interprétation. Utilisez la leçon liée pour un travail ciblé.
- Travaillez les huit questions dans l’ordre. Elles portent sur une sélection de notions seulement. À la question 6, comparez deux intégrales et choisissez une méthode différente pour chacune.
- Les questions 2 à 8 utilisent des variables mathématiques sans unité physique; les aires et volumes des questions 7 et 8 sont exprimés en unités carrées et cubiques du repère. À la question 1, le temps est en secondes et la vitesse en mètres par seconde.
- Dans les intégrales indéfinies, C désigne une constante réelle arbitraire. Les symboles e et ln désignent la base de l’exponentielle naturelle et le logarithme naturel.
1. Des rectangles au déplacement
Un objet se déplace en ligne droite avec la vitesse pour . Ici, est la valeur numérique du temps en secondes et est en mètres par seconde. Partagez l’intervalle en sous-intervalles égaux et utilisez leurs extrémités droites. Calculez l’estimation du déplacement pour , établissez une formule pour tout entier positif , puis trouvez sa limite. Expliquez si l’estimation est trop grande et si l’intégrale donne aussi la distance parcourue.
Indice
Utilisez , et . L’unité d’un rectangle est .
Solution expliquée et vérifications
Soit un entier strictement positif. Chacun des sous-intervalles égaux de a pour largeur , mesurée en secondes. L’indice numérote ces sous-intervalles de gauche à droite : le -ième est , et son extrémité droite est . Le produit estime le déplacement pendant ce sous-intervalle. On note l’estimation du déplacement total, en mètres; le symbole de sommation additionne ces contributions.
La somme à droite est Le facteur est indispensable : additionner des vitesses ne donne pas un déplacement.
Pour calculer la somme, utilisez et .
Séparez la somme et simplifiez : Donc . Les quatre vitesses sont 2, 3, 4 et 5 m/s, chacune multipliée par 0,5 s.
La limite vaut La vitesse augmente : chaque rectangle à droite surestime l’aire correspondante. La vitesse reste positive, donc le déplacement et la distance parcourue valent tous deux 6 m.
Vérifier le résultat
L’aire du trapèze donne aussi . L’estimation doit être supérieure à cette valeur.
Erreurs fréquentes
- Oublier la largeur des rectangles.
- Utiliser n+1 points d’échantillonnage pour n rectangles.
- Assimiler toute intégrale d’une vitesse à une distance sans vérifier le signe de la vitesse.
Choisir la prochaine étape
Si la notation sigma ou le nombre de termes pose problème, utilisez la première section de cette leçon. La récurrence est facultative ici et ne fait pas partie de la matière publiée des semaines 1 à 6 de MATH 205. Sommes finies : distinguer un terme d’une somme
Si la mise en équation pose problème, reprenez avec n=2 et tracez les deux rectangles. Entraînez-vous à poser la somme avant de passer aux méthodes d’intégration.
2. Dériver une accumulation à borne variable
Pour , on définit Trouvez et pour . Expliquez pourquoi il ne suffit pas de remplacer par dans l’intégrande.
Indice
La borne supérieure est . Le théorème fondamental donne l’intégrande évalué en , multiplié par .
Pourquoi évaluer l’intégrande à la borne?
Posons et . Ici, est une variable muette d’intégration; est la borne, que détermine par . Soit une petite variation signée de la borne. Seul l’intervalle entre l’ancienne et la nouvelle borne change. Pensez à une bande étroite : sa contribution signée vaut approximativement la valeur de l’intégrande près de la borne, multipliée par la variation signée de cette borne. Exactement,
C’est la valeur moyenne de sur ce petit intervalle. Comme cet intégrande polynomial est continu, la moyenne tend vers lorsque . Donc : l’accumulation supplémentaire dépend de la valeur de l’intégrande, et non de sa dérivée. Ces intégrales sont signées; inverser les bornes change le signe de l’intégrale.
Or, . La borne est dérivable : la règle de la chaîne multiplie donc par le taux de variation de cette borne. Avant d’ouvrir la solution, identifiez ces deux facteurs en et utilisez-les pour prévoir .
Solution expliquée et vérifications
Pour ,
L’intégrande est continu sur , qui contient tous les intervalles d’intégration puisque . Appliquez le théorème fondamental et la règle de la chaîne : Ici, est la variable muette d’intégration et détermine la borne. Remplacer par , ou oublier le facteur , néglige cette dépendance.
Un autre calcul donne . Sa dérivée est , ce qui confirme le résultat.
Vérifier le résultat
Pour , la borne augmente et l’intégrande est positif, donc .
Erreurs fréquentes
- Écrire au lieu d’évaluer l’intégrande en .
- Écrire sans multiplier par .
Choisir la prochaine étape
Si l’évaluation de l’intégrande à la borne reste floue, utilisez la courte explication de l’accumulation ci-dessus, puis reprenez cette question sans ouvrir la solution. S’il manque le taux de variation de la borne, revoyez l’exemple sur la règle de la chaîne.
3. Changer ensemble la variable et les bornes
Calculez Indiquez la nouvelle variable, la différentielle et les nouvelles bornes. Proposez une vérification qui ne répète pas simplement le calcul.
Indice
La dérivée du dénominateur apparaît au numérateur. Essayez .
Solution expliquée et vérifications
Posez , donc . Les bornes deviennent et .
Alors Comme , le logarithme est défini sur tout le nouvel intervalle.
Une primitive en la variable initiale est aussi ; sa dérivée redonne l’intégrande. Réutilisez les bornes en x seulement après être revenu à x.
Vérifier le résultat
Sur , , donc . La valeur convient.
Erreurs fréquentes
- Conserver les bornes 0 et 1 dans une intégrale en u.
- Perdre le facteur 2 ou conserver un x inexpliqué après le changement de variable.
Choisir la prochaine étape
Reprenez les sections sur la substitution et les bornes si la différentielle ou les extrémités posaient problème. Choisir une méthode d’intégration
4. Choisir des parties qui simplifient la suite
Calculez Justifiez vos choix de et et montrez l’évaluation aux bornes.
Indice
Dériver x le simplifie. Intégrer conserve la forme de la fonction, mais introduit un facteur .
Solution expliquée et vérifications
Choisissez et . Alors et .
L’intégration par parties donne
L’intégrale restante est plus simple puisque le facteur polynomial a disparu. Une primitive est .
Vérifier le résultat
La dérivée de est . De plus, sur , donc . Le résultat respecte ces bornes.
Erreurs fréquentes
- Prendre au lieu de .
- Perdre le signe moins dans la formule d’intégration par parties.
- Oublier la contribution de la borne inférieure dans l’évaluation de la primitive.
Choisir la prochaine étape
Revoyez l’intégration par parties et sa vérification par la règle du produit. Choisir une méthode d’intégration
5. Décomposer une fraction et vérifier les coefficients
Calculez Expliquez l’intérêt des fractions partielles, trouvez les coefficients et vérifiez la décomposition avant d’intégrer.
Indice
Factorisez le dénominateur : . Écrivez la fraction sous la forme .
Solution expliquée et vérifications
Le degré du numérateur est inférieur à celui du dénominateur : aucune division polynomiale n’est nécessaire. Le dénominateur se factorise en , produit de deux facteurs linéaires distincts. Les fractions partielles sont utiles parce qu’elles expriment l’intégrande comme une somme de fractions plus simples dont les primitives sont des logarithmes. Soient et deux constantes réelles à déterminer. Pour et , écrivons Multiplier la décomposition proposée par donne En comparant les coefficients, et . Donc et .
Recombinez pour vérifier :
Les deux facteurs sont positifs sur . Ainsi, Sur tout intervalle où le dénominateur est non nul, la primitive s’écrit .
Vérifier le résultat
L’intégrande est positif sur l’intervalle; . Dérivez la primitive logarithmique pour une deuxième vérification.
Erreurs fréquentes
- Choisir des coefficients sans vérifier en recomposant la fraction.
- Évaluer la primitive en x=1 sans soustraire sa valeur en x=0.
- Oublier les restrictions du domaine dans les expressions logarithmiques.
Choisir la prochaine étape
Consultez les fractions partielles, notamment la vérification par recombinaison et la discussion du domaine. Choisir une méthode d’intégration
6. Deux méthodes trigonométriques, deux points de départ
Trouvez une primitive de chaque expression et expliquez votre méthode avant de calculer : (a) , où est mesuré en radians; (b) , où . En (b), précisez l’intervalle du nouvel angle et revenez entièrement à x. Ces deux intégrales forment une seule question de choix de méthode.
Indice
(a) Réservez un facteur et remplacez le facteur restant par une identité. (b) La substitution transforme en . Choisissez un intervalle où le signe de la racine est déterminé.
Solution expliquée et vérifications
(a) L’intégrande est déjà trigonométrique. Écrivez . Posez , . Alors
(b) Le point de départ est un radical algébrique. Le choix n’absorbe pas directement le facteur ; une substitution trigonométrique traite le radical de façon systématique. Posez Cet intervalle correspond exactement à et garantit . Ainsi, , avec un signe bien déterminé.
Après substitution de tous les facteurs, La dernière étape utilise .
La notation désigne la fonction réciproque du sinus à valeurs dans . Pour revenir à x, utilisez Donc , et la réponse est Le triangle rectangle de la figure représente ces rapports; il s’applique à l’intervalle positif indiqué pour x.
Vérifier le résultat
En (a), la dérivée vaut .
En (b), posez . La dérivée est ce qui redonne l’intégrande.
Erreurs fréquentes
- En (a), perdre le signe moins de .
- En (b), oublier le 3 dans ou le facteur 9 qui en résulte.
- Remplacer par sans vérifier l’intervalle de l’angle.
- Laisser un mélange de x et de θ dans la réponse finale.
- Utiliser un côté du triangle à la place d’un rapport trigonométrique.
Choisir la prochaine étape
Revoyez la substitution de l’expression entière si les variables restent mélangées. Utilisez les exemples résolus de cette question pour revoir les identités trigonométriques, le choix du signe et de l’intervalle de l’angle, et le retour de θ à x. Choisir une méthode d’intégration
7. Trouver l’aire avant de construire un solide
Les courbes et délimitent une région bornée. Trouvez toutes les abscisses de leurs intersections, identifiez la courbe supérieure entre ces points et calculez l’aire. Conservez cette région pour la question 8.
Indice
Résolvez . Testez un point entre les intersections ou factorisez pour déterminer son signe.
Solution expliquée et vérifications
Les intersections vérifient , donc et . Sur , , donc est au-dessus de .
Une bande verticale a pour hauteur . Son aire s’accumule ainsi : L’aire vaut unité carrée du repère.
Vérifier le résultat
La hauteur de la bande est comprise entre 0 et 1/4, et l’intervalle a une largeur de 1. Donc . La valeur convient.
Erreurs fréquentes
- Diviser par x en cherchant les intersections et perdre x=0.
- Inverser l’ordre de la soustraction entre courbe supérieure et courbe inférieure.
- Lire les bornes sur le dessin sans résoudre les équations d’intersection.
Choisir la prochaine étape
Utilisez le tracé de la région et le choix des frontières pour préparer la question 8. Ici, on demande une aire plane : n’ajoutez pas encore π ni des rayons au carré. Volumes de révolution : construire d’abord la section
8. Tourner autour d’un axe décalé : mesurer les deux rayons
Faites tourner la région de la question 7 autour de la droite horizontale . Calculez le volume du solide à l’aide de sections perpendiculaires à l’axe de rotation. Indiquez le rayon extérieur, le rayon intérieur et l’intervalle d’intégration. Expliquez pourquoi la section est une rondelle plutôt qu’un disque.
Indice
Un rayon est une distance à la droite . Les deux frontières sont au-dessus de cet axe. Soustrayez les aires des deux disques; ne soustrayez pas les rayons avant de mettre au carré.
Solution expliquée et vérifications
Utilisez des tranches verticales pour . La courbe supérieure est la plus éloignée de l’axe : La courbe inférieure donne Un espace sépare la région de l’axe, donc la section présente un trou central.
L’aire d’une section est Ainsi, Le résultat est en unités cubiques du repère.
La hauteur verticale de la région, , vaut . Mettre cette hauteur au carré donne , et non ; on perd alors l’information sur la distance de la tranche à l’axe de rotation.
Vérifier le résultat
Sur , , donc chaque aire de section est positive ou nulle. De plus, Le deuxième facteur est compris entre 2 et 4. La question 7 donne donc . La valeur respecte ces bornes.
Erreurs fréquentes
- Mesurer les rayons depuis y=0 au lieu de y=-1.
- Utiliser un disque et remplir le trou central.
- Mettre la différence des rayons au carré au lieu de soustraire leurs carrés.
- Intégrer en y tout en utilisant des tranches verticales et des bornes en x.
Choisir la prochaine étape
Revoyez le dessin, l’axe et les rayons si votre intégrale était incorrecte; revoyez les étapes d’intégration si seul le résultat final différait. Volumes de révolution : construire d’abord la section
Pour vous aider à choisir une méthode ou à mettre en place une intégrale d’aire ou de volume, consultez le tutorat de MATH 205 à Concordia. Prêt à travailler sans indices? Essayez l’examen blanc de l’intra de MATH 205 en neuf questions. Pour MATH 141 à McGill, choisissez les questions qui correspondent à votre plan de cours actuel.
Notions du cours et renseignements sur l’examen
Concordia, automne 2026 : matière et modalités de l’évaluation
Le plan de l’automne 2026 annonce l’intra commun de MATH 205 le dimanche 1er novembre 2026, de 14 h à 15 h 30, heure locale, sur les semaines 1 à 6. Consultez les annonces de votre enseignant pour la salle et tout changement.
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