Soit f:[a,b]\rightarrow\mathbb{R} une fonction continue sur le segment [a,b]. On considère n\in\mathbb{N}^* et une subdivision régulière x_k=a+k\frac{b-a}{n}, avec 0\leq k\leq n.
La somme de Riemann associée à f est alors :
S_n=\frac{b-a}{n}\sum_{k=1}^nf(x_k)=\sum_{k=1}^n(x
_k-x_{k-1})f(x_k)
Démonstration
Par définition de l'intégrale, on a : (x_k-x_{k-1})f(x_k)=\int_{x_{k-1}}^{x_k}f(x_k)dt d'où
(x_k-x_{k-1})f(x_k)-\int_{x_{k-1}}^{x_k}f(t).dt=\i
nt_{x_{k-1}}^{x_k}(f(x_k)-f(t)).dt
En sommant pour k\in\{1,\cdots,n\}, on obtient :
S_n-\int_a^bf(t)dt=\sum_{k=1}^n\int_{x_{k-1}}^{x_k
}(f(x_k)-f(t)).dt d'où |S_n-\int_a^bf(t)dt|\leq \sum_{k=1}^n\int_{x_{k-1}}^{x_k}|f(x_k)-f(t)|dt
Soit ε > 0. Par le théorème de Heine, f est uniformément continue sur le segment [a,b], il existe donc α > 0 tel que \forall(x,t)\in[a,b]^2|x-t|\leq\alpha\Rightarrow |f(x)-f(t)|\leq\frac{\epsilon}{b-a}.
On considère la relation pour n assez grand, de sorte que \frac{b-a}{n}\leq\alpha. Ainsi \forall t \in[x_{k-1};x_k] |x_k-t|\leq \frac{b-a}{n}\leq \alpha, d'où |S_n-\int_a^bf(t)dt|\leq \int_a^b\frac{\epsilon}{b-a}=\epsilon.
Enfin m'voyez quoi... 