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Intégrale et aire : quiz de Terminale (spécialité maths)
Publié le 6 novembre 2026 · Mis à jour le 6 novembre 2026 · Signaler une erreur
L'essentiel
- Pour une fonction f positive et continue sur , l'intégrale est l'aire du domaine délimité par la courbe, l'axe des abscisses et les droites et 2.
- Cette aire s'exprime en unités d'aire : dans un repère orthonormé, l'aire vaut unités d'aire, puis on convertit selon l'unité choisie 3.
- On peut approcher l'aire par des rectangles ou des trapèzes 3 ; le théorème fondamental relie « aire sous la courbe » et « primitive » 2.
- Pour une fonction simple (constante, affine), un calcul d'aire géométrique permet de vérifier le résultat obtenu avec une primitive.
Avant de commencer
Ce quiz porte sur le lien entre intégrale et aire, au début du chapitre de calcul intégral. Il couvre la définition de l'intégrale d'une fonction positive et continue comme aire, les unités d'aire, l'approximation par des rectangles ou des trapèzes, et le rôle des primitives. Les propriétés de l'intégrale (linéarité, relation de Chasles), l'intégration par parties et la valeur moyenne viennent ensuite, dans d'autres pages.
Quiz
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Pour une fonction continue et positive, l'intégrale est l'aire de la surface située sous la courbe, au-dessus de l'axe , entre et 2. La longueur d'une courbe est une autre grandeur, qui se calcule différemment. La différence compare deux valeurs de la fonction, elle ne mesure pas une surface.
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Le domaine est limité à gauche par , à droite par , et en bas par l'axe des abscisses 2. Inverser les rôles des axes, comme dans la deuxième proposition, donnerait une surface horizontale qui n'a rien à voir avec l'intégrale. Prendre à la place de revient à oublier la borne d'intégration.
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Le domaine est un rectangle de largeur et de hauteur . Son aire vaut unités d'aire. L'erreur tentante est d'écrire : une aire de rectangle se calcule avec un produit, pas une somme.
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Le domaine est un triangle rectangle dont les deux côtés de l'angle droit mesurent (base , hauteur ). Son aire vaut . Beaucoup d'élèves oublient la division par et répondent , qui serait l'aire du carré entier.
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Vrai : comme elle représente une aire 2, elle ne peut pas être négative. Elle vaut seulement si l'intervalle est réduit à un point ou si la fonction est nulle. Penser qu'elle peut être négative revient à oublier que l'hypothèse « f positive » est ce qui permet d'interpréter l'intégrale comme une aire.
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Une unité d'aire vaut . Comme l'aire vaut unités d'aire 3, elle est de . L'erreur fréquente est de répondre en oubliant que l'unité d'aire est un carré : il faut multiplier les deux longueurs.
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Lorsque le repère n'est plus orthonormé, l'aire vaut fois l'aire du parallélogramme construit sur les deux vecteurs de base 3. Dire que l'aire est toujours égale à n'est vrai que si l'unité d'aire est celle du repère considéré ; les deux dernières propositions ne correspondent à aucune règle.
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Une méthode numérique consiste à approcher l'aire par des surfaces usuelles, rectangles ou trapèzes notamment 3. Compter les carreaux « au hasard » n'est pas une méthode contrôlée, et remplacer la courbe par un cercle n'a aucun rapport avec la forme de .
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Vrai : dans l'approche de Riemann, on approche par des fonctions en escalier dont l'aire se calcule avec des rectangles, de façon que l'écart avec tende vers 2. Croire qu'on obtient une valeur exacte avec un nombre fini de rectangles est l'erreur contraire : la précision augmente avec le nombre de rectangles, mais l'exactitude se joue à la limite.
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L'aire sous la fonction en escalier est majorée par l'intégrale de : c'est ce qu'on appelle une somme inférieure 2. Les rectangles étant sous la courbe, ils recouvrent moins de surface que le domaine complet, donc ils ne peuvent pas l'excéder. L'égalité n'a lieu que si la fonction est elle-même en escalier.
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Le trapèze a pour bases et , et pour hauteur (la largeur de l'intervalle) . Son aire vaut . L'erreur tentante est d'oublier de diviser la somme des bases par et de trouver .
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Le théorème fondamental de l'analyse relie l'approche par l'aire sous la courbe et l'approche par les primitives 2. C'est ce qui permet de calculer une aire à l'aide d'une primitive de ; les autres propositions mélangent des notions qui n'ont pas ce lien.
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Une primitive de est . On calcule . On peut vérifier avec la géométrie : le domaine est un trapèze de bases et et de hauteur , d'aire . L'erreur fréquente est de calculer en oubliant de passer par la primitive.
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Les intégrales servent dans de multiples disciplines scientifiques, notamment en physique pour mesurer des grandeurs et en probabilités 2. Les calculs d'aire par intégrales ont aussi un retentissement sur les statistiques, par exemple pour la valeur moyenne d'une fonction 3. Réduire l'intégrale à la géométrie plane est donc trop restrictif.
Les questions qu'on se pose
Pourquoi faut-il que la fonction soit positive pour parler d'aire ?
La définition de l'intégrale comme aire est donnée pour une fonction continue et positive : la surface se trouve alors entre la courbe et l'axe des abscisses 2. Si la fonction change de signe, l'intégrale ne se lit plus directement comme une aire, et il faut traiter les parties au-dessus et en dessous de l'axe avec précaution.
Comment savoir si je dois calculer l'aire avec une formule de géométrie ou avec une primitive ?
Si le domaine est un rectangle, un triangle ou un trapèze (fonction constante ou affine), la géométrie suffit et sert de vérification. Pour une courbe plus compliquée, on passe par une primitive de la fonction : certains calculs d'aire nécessitent le recours aux intégrales, qui peuvent être calculées à partir de primitives 3.
L'intégrale et l'aire sont-elles la même chose ?
L'intégrale est un nombre ; l'aire est une grandeur exprimée en unités d'aire. Dans un repère orthonormé, une intégrale de valeur correspond à une aire de unités d'aire 3. Pour obtenir des , tu multiplies par l'aire d'une unité d'aire.
Sources
- Programmes et ressources en mathématiques - voie générale et technologique, Éduscol. Consulté le 6 novembre 2026.
- Intégration (mathématiques), Wikipédia. Consulté le 6 novembre 2026.
- Aire (géométrie), Wikipédia. Consulté le 6 novembre 2026.
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