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Colles de mathématiques

Recherche de fonctions avec une propriété intégrale


Sujet


Soit f: [a; b] R continue et telle que |f (x)|≤1.

On sait de plus que ∫ a b f (x) dx = b − a . Que dire de f ?

Corrigé de l'exercice de maths: Intégrales sur un segment

Correction


On remarque que $\dsp\int_a^b f(x)dx=b-a=\int_a^b1dx$, ou encore, par soustraction et linéarité, $\dsp\int_a^b (1-f(x))dx=0$.
Comme pour tout $x\in[a;b]$, $|f(x)|\leqslant1$, on a pour tout $x\in[a;b]$, $1-f(x)\geqslant0$ avec $x\mapsto1-f(x)$ continue sur $[a;b]$; on a donc nécessairement $1-f=0$ ou encore $f=1$.


Remarque, ou autre méthode: on peut réécrire dès le début
\[\dsp\dfrac1{b-a}\int_a^bf(x)dx=1\]

c'est-à-dire que la valeur moyenne de $f$ est 1. Or $f$ est continue et toujours inférieure ou égale à 1, donc nécessairement $f(x)=1$ pour tout $x\in[a;b]$.
La démonstration rigoureuse est alors celle donnée précedemment.