mathématiques

intégrale

An integral is a mathematical object that generalizes the concept of area under a curve.
6 formules

Description

L'intégrale définie ∫ₐᵇ f(x)dx donne un nombre — l'aire du trapèze curviligne délimité par le graphe de f(x), l'axe des x et les verticales x=a et x=b. Elle est définie comme la limite des sommes de Riemann : Σ f(ξᵢ)Δxᵢ lorsque la longueur maximale des segments de la subdivision tend vers zéro. L'intégrale indéfinie est une famille de primitives, c'est-à-dire des fonctions F telles que F'=f. Le lien est donné par la formule de Newton-Leibniz : ∫ₐᵇ f = F(b)−F(a).

Histoire

Eudoxe (vers 370 av. J.-C.) et Archimède (287–212 av. J.-C.) utilisaient la méthode d'exhaustion, un analogue antique de l'intégration. Au XVIIe siècle, les travaux indépendants de Newton et Leibniz ont formalisé l'intégrale comme l'inverse de la différentielle. Riemann a donné en 1854 la première définition formelle, et au début du XXe siècle, Henri Lebesgue a construit l'intégrale basée sur la mesure, résolvant les problèmes fondamentaux de l'échange des limites et de l'intégrale.

Comment ça marche

Théorème fondamental du calcul : si f est continue sur [a,b] et F est une quelconque de ses primitives, alors ∫ₐᵇ f(x)dx = F(b)−F(a). Le calcul se ramène à trouver une primitive. Techniques : changement de variable, intégration par parties (dérivée du produit), décomposition en fractions simples. Pour les fonctions intégrandes complexes, on utilise des méthodes numériques (trapèzes, Simpson) ou des transformées de Fourier/Laplace.

En pratique

Calcul de la distance parcourue à partir du graphique de vitesse, de l'aire d'une figure complexe, prévision de la dose de radiation accumulée dans les matériaux — tout cela par l'intégrale.

Anecdote

Le signe intégral ∫ est une lettre stylisée ſ (s long), du latin summa, proposée par Leibniz. Contrairement à la dérivée, l'intégrale lisse la fonction : même une courbe très brisée peut avoir une fonction intégrale lisse.

Concept graph →

Formules

$$\cos i = \frac{b}{a}$$
Cosine of inclination angle equals minor axis divided by major axis.
Ce qu'il y a dans la formule
ivariableinclination angle of the orbital plane — inclination angle radian
bvariableminor axis of the projected orbit — minor axis metre
avariablemajor axis of the projected orbit — major axis metre
cosopérateurcosine function — cosine function
\cosi=\frac{b}{a} · 2607.05963
$$N = \left\lceil \frac{A}{a} \right\rceil$$
Number of tiles needed to cover an area.
Ce qu'il y a dans la formule
NvariableNumber of tiles needed — count
AvariableTotal area to cover — aire square metre
avariableArea of one tile — aire square metre
⌈ ⌉opérateurRounds up to the nearest integer — ceiling function
n=\lceil\frac{δω_{90}}{ω_{fov}}\rceil · 2607.17284v1
$$T \approx \exp\left(-2\int_{z_1}^{z_2} \sqrt{\frac{2m}{\hbar^2}(V(z)-E)}\, dz\right)$$
Approximate quantum tunneling probability through a barrier.
Ce qu'il y a dans la formule
Tvariabletunneling probability — transmission probability
z1variableleft turning point of the barrier — position metre
z2variableright turning point of the barrier — position metre
mvariablemass of the tunneling particle — masse kilogram
Vvariablepotential energy as a function of position — énergie potentielle joule
Evariableenergy of the particle — énergie joule
ħconstantefundamental quantum of action divided by 2π — constante de Planck réduite = 1.054571817e-34 joule second
∫opérateursums the integrand over the interval — intégrale
√opérateurtakes the non-negative root — racine carrée
expopérateurraises e to the given power — exponential
$$\int_{-\infty}^{\infty} \langle T_{\mu\nu} k^\mu k^\nu \rangle f(t) dt \ge -\frac{C}{t_0^4}$$
Negative energy flux is bounded by a quantum inequality.
Ce qu'il y a dans la formule
T_{\mu\nu}variablestress-energy tensor — stress energy tensor joule per metre cubed
k^\muvariablenull vector — null vector
tvariabletime coordinate — temps second
f(t)variablesampling function — sampling function
Cvariabledimensionless constant — dimensionless constant
t_0variablecharacteristic timescale — temps second
\int_{-\infty}^{\infopérateurintegration over all time — intégrale
$$\mathrm{DM} = \int n_e \, dl$$
Integrated electron density along the line of sight.
Ce qu'il y a dans la formule
DMvariableDispersion measure — mesure de dispersion parsec per cubic centimetre
n_evariableElectron number density — densité électronique per cubic metre
lvariablePath length along line of sight — longueur metre
∫opérateurIntegration along the line of sight — intégrale
$$\kappa(\boldsymbol{\theta}) = \frac{3H_0^2\Omega_m}{2c^2} \int_0^{\chi} d\chi' \, \frac{q(\chi')}{a(\chi')} f_K(\chi') \delta(f_K(\chi')\boldsymbol{\theta}, \chi')$$
Convergence is a weighted integral of density contrast along the line of sight.
Ce qu'il y a dans la formule
kappavariableweak lensing convergence — convergence
thetavariableangular position on the sky — angular position radian
chivariablecomoving distance to the source — comoving distance metre
chi'variablecomoving distance along the line of sight — comoving distance metre
qvariablelensing efficiency function — lensing efficiency
avariablescale factor — facteur d'échelle
f_Kvariablecomoving angular diameter distance — comoving angular diameter distance metre
deltavariablematter density contrast — contraste de densité
H_0constantecurrent expansion rate of the universe — constante de Hubble = 2.2e-18 per second
Omega_mconstanteratio of matter density to critical density today — matter density parameter = 0.315
cconstantespeed of light in vacuum — vitesse de la lumière = 299792458 metre per second
∫opérateursummation over infinitesimal elements — intégrale

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