Mathovore, tout pour reussir en maths : cours et exercices corriges
Aller au contenu
Vous êtes ici : Accueil » Contrôles de maths en L1 » Contrôle de maths L1 : intégrale de Riemann, primitives et IPP

Contrôle de maths L1 : intégrale de Riemann, primitives et IPP

    Contrôle de maths L1 : intégrale de Riemann, primitives et IPP

    Ce contrôle de maths de L1 porte sur le thème suivant : intégrale de Riemann, primitives et IPP.

    Ce partiel de deux heures trente évalue le chapitre sur l’intégrale de Riemann des fonctions continues. Une question de cours sur la positivité et l’inégalité de la moyenne ouvre le sujet, puis vous reconnaissez des sommes de Riemann pour calculer deux limites, en vous aidant d’une figure.

    Viennent ensuite des calculs par intégration par parties, par changement de variable et par décomposition d’une fraction rationnelle. Le problème final, plus long, étudie les intégrales de Wallis jusqu’à leur équivalent. Calculatrice interdite ; vérifiez les hypothèses de chaque théorème avant de l’appliquer.

    Fiche du contrôle
    • Niveau : licence L1
    • Chapitre : Intégrale de Riemann et calcul de primitives
    • Durée conseillée : 2 heures 30 minutes
    • Barème : sur 20 points (exercice 1 : 3 points ; exercice 2 : 4 points ; exercice 3 : 5 points ; exercice 4 : 8 points)
    • Compétences évaluées :
      • Raisonner : démontrer qu’une fonction continue positive d’intégrale nulle est nulle
      • Modéliser : reconnaître une somme de Riemann pour calculer une limite
      • Calculer : intégrer par parties et par changement de variable
      • Calculer : obtenir une primitive d’une fraction rationnelle simple
      • Chercher : étudier la suite des intégrales de Wallis par une relation de récurrence

    Exercice 1 : Question de cours : positivité et inégalité de la moyenne (3 points)

    Calculatrice interdite.

    Dans cet exercice, \(a < b\) sont deux réels et \(f\) est une fonction continue sur \([a, b]\) à valeurs réelles.

    1. Énoncez l’inégalité de la moyenne pour \(f\) sur \([a, b]\). (1 point)
    2. On suppose \(f \geq\, 0\) sur \([a, b]\) et \(\displaystyle\int_a^b f(x)\,dx = 0\). Démontrez que \(f\) est la fonction nulle sur \([a, b]\). (2 points)

    Exercice 2 : Sommes de Riemann (4 points)

    Pour tout entier \(n \geq\, 1\), on pose

    \[S_n = \sum_{k=1}^{n} \dfrac{n}{n^2 + k^2} \qquad \text{et} \qquad u_n = \sum_{k=1}^{n} \dfrac{1}{n + k}.\]

    La figure représente la fonction \(f : x \mapsto \dfrac{1}{1 + x^2}\) sur \([0, 1]\) et, pour \(n = 6\), les rectangles de base \([\dfrac{k-1}{6}, \dfrac{k}{6}]\) et de hauteur \(f(\dfrac{k}{6})\).

    Courbe de 1 sur 1 plus x carré sur [0, 1] et six rectangles de largeur un sixième dont la hauteur est prise à droite

    1. Montrez que \(S_n = \dfrac{1}{n} \displaystyle\sum_{k=1}^{n} f(\dfrac{k}{n})\) et déterminez la limite de \((S_n)\). (1,5 point)
    2. En utilisant la monotonie de \(f\), démontrez l’encadrement \(S_n \leq\, \dfrac{\pi}{4} \leq\, S_n + \dfrac{1}{2n}\). (1 point)
    3. Déterminez la limite de \((u_n)\). (1,5 point)

    Exercice 3 : Intégration par parties et changement de variable (5 points)

    Calculez les intégrales suivantes en justifiant la méthode employée.

    1. \(I = \displaystyle\int_0^1 x\,e^x\,dx\) (1 point)
    2. \(J = \displaystyle\int_1^e x \ln x\,dx\) (1,5 point)
    3. \(K = \displaystyle\int_0^1 \dfrac{dx}{1 + \sqrt{x}}\), à l’aide du changement de variable \(x = t^2\). (1,5 point)
    4. \(L = \displaystyle\int_0^1 \dfrac{x + 3}{x^2 + 3x + 2}\,dx\), après avoir décomposé la fraction rationnelle en éléments simples. (1 point)

    Exercice 4 : Problème : les intégrales de Wallis (8 points)

    Pour tout entier naturel \(n\), on pose \(W_n = \displaystyle\int_0^{\pi/2} \sin^n t\,dt\).

    1. Calculez \(W_0\) et \(W_1\). (0,5 point)
    2. Montrez que \(W_n > 0\) pour tout \(n\) et que la suite \((W_n)\) est décroissante. (1 point)
    3. À l’aide d’une intégration par parties, démontrez que, pour tout \(n \in \mathbb{N}\), \((n + 2)\,W_{n+2} = (n + 1)\,W_n\). (2 points)
    4. Démontrez par récurrence que, pour tout \(p \in \mathbb{N}\), \(W_{2p} = \dfrac{(2p)!}{2^{2p}\,(p!)^2} \times \dfrac{\pi}{2}\). (1,5 point)
    5. Montrez que la suite de terme général \((n + 1)\,W_{n+1}\,W_n\) est constante et donnez sa valeur. (1,5 point)
    6. Démontrez que \(\dfrac{W_{n+1}}{W_n}\) tend vers 1, puis que \(W_n \sim \sqrt{\dfrac{\pi}{2n}}\) quand \(n\) tend vers \(+\infty\). (1,5 point)

    Corrigé du contrôle de maths L1 : intégrale de Riemann, primitives et IPP

    Réviser avant le contrôle : intégrale de Riemann, primitives et IPP

    Avant de faire ce contrôle, relisez le cours « Intégration sur un segment » en L1 puis entraînez-vous avec les exercices corrigés intégration sur un segment.

    Retrouvez tous les contrôles de maths de L1 classés par chapitre, ou choisissez un autre niveau sur la page contrôles de maths du CP au post-bac.

    Autres contrôles de maths de L1 sur ce thème

    Voter... post

    Télécharger et imprimer ce document en PDF gratuitement :

    Vous avez la possibilité de télécharger puis d'imprimer gratuitement ce document «contrôle de maths L1 : intégrale de Riemann, primitives et IPP» au format PDF.


    Applications Mathovore

    Les applications Mathovore gratuites

    Des applis pour réviser et s’entraîner en maths en jouant, du CP à la Terminale, sur Android et iPhone.

    Découvrir

    Inscription gratuite à Mathovore.  Mathovore c'est 14 122 542 cours et exercices de maths téléchargés en PDF.

    Télécharger les manuels scolaires de maths Mathovore en PDF, du CP à la Terminale