Intégration Intégrale de Riemann Propriétés Théorème de la moyenne
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Théorème de la moyenne, sommes de Riemann

Théorème. Si f est intégrable sur et si l’on pose

alors

.

Si f est continue sur , alors il existe  tel que

.

(formule dite première formule de la moyenne).

Preuve

Ce théorème montre que l’intégrale vérifie la condition 2 exposée dans le préliminaire.

Pourquoi formule de la moyenne ?

Pour tout entier n>0, soit sn la subdivision régulière d’ordre n ; on considère un ensemble de points  . Alors l’expression représente la valeur moyenne de la fonction f  aux points  .

On a alors le corollaire :

Corollaire 1: Si la fonction f est intégrable sur , alors

.

Si f est continue sur , alors il existe  tel que

.

Ceci justifie pour f(c) la dénomination de valeur moyenne de la fonction f  sur .

Preuve

 


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Remarque : pour la fonction représentée dans la vidéo, les inégalités sont strictes

Remarque : les expressions de la forme sont des sommes de Riemann de f  relativement à la subdivision sn.

Plus généralement, pour une fonction f définie sur un intervalle , on peut définir la somme de Riemann de f relative à

-         une subdivision s quelconque de   : et

-         un choix de points .

Définition. On appelle somme de Riemann de f relative à s et à l’ensemble de points   le réel  .

On a alors un second corollaire qui se démontre comme le premier.

Corollaire 2. Si f est intégrable sur les sommes de Riemann de f ont toutes pour limite  quand le pas de la subdivision tend vers 0.

Ceci signifie que :

pour tout e > 0, il existe h > 0 tel que, pour toute subdivision  de pas h<h et pour toute famille  on ait :

.

 

Les applications  de la "formule de la moyenne" sont nombreuses en particulier pour calculer la limite de suites de la forme :

.


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Exemple

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Groupe MMM Maths L'UTES Université Pierre et Marie Curie (Paris 6)