Непосредственное интегрирование.

Метод непосредственного интегрирования основан на предположении о возможном значении первообразной функции с дальнейшей проверкой этого значения дифференцированием. Вообще, заметим, что дифференцирование является мощным инструментом проверки результатов интегрирования.

Рассмотрим применение этого метода на примере:

Требуется найти значение интеграла . На основе известной формулы дифференцирования можно сделать вывод, что искомый интеграл равен , где С – некоторое постоянное число. Однако, с другой стороны . Таким образом, окончательно можно сделать вывод:

 

 

Способ подстановки (замены переменных).

Теорема: Если требуется найти интеграл , но сложно отыскать первообразную, то с помощью замены x = j(t) и dx = j¢ (t)dt получается:

Пример. Найти неопределенный интеграл .

Сделаем замену t = sinx, dt = cosxdt.

 

Интегрирование по частям.

Способ основан на примении формулы интегрирования по частям ;

 

Пример.

Как видно, последовательное применение формулы интегрирования по частям позволяет постепенно упростить функцию и привести интеграл к табличному.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Первообразная функция и неопределенный интеграл, его геометрический смысл.

2. Свойства неопределённого интеграла.

3. Таблица интегралов некоторых функций.

4. Метод подстановки (замены переменной) в неопределенном интеграле.

5. Интегрирование по частям в неопределенном интеграле.

6. Интегрирование рациональных дробей.

Лекция 9

ОПРЕДЕЛЁННЫЙ ИНТЕГРАЛ

Понятие определенного интеграла.

Пусть на отрезке [a, b] задана непрерывная функция f(x).

 

 

y

M

 

 

m

 

 

0 a x_i b x

 

Рисунок 6. Составление интегральной суммы.

 

Обозначим m и M наименьшее и наибольшее значение функции на отрезке [a, b]

Разобьем отрезок [a, b] на части (не обязательно одинаковые) n точками.

x₀ < x₁ < x₂ < … < x_n

Тогда x₁ – x₀ = Dx₁, x₂ – x₁ = Dx₂, …, x_n – x_n-1 = Dx_n;

Внутри каждого отрезка выберем некоторую точку e.

x₀ < e₁ < x₁, x₁ < e < x₂, …, x_n-1 < e < x_n.

Найдем значения функции в этих точках и составим выражение, которое называется интегральной суммой для функции f(x) на отрезке [a, b].

 

S_n = f(e₁)Dx₁ + f(e₂)Dx₂ + … + f(e_n)Dx_n =

 

Определение: Если при любых разбиениях отрезка [a, b] и произвольном выборе точек e_i интегральная сумма стремится к пределу S, который называется определенным интегралом от f(x) на отрезке [a, b].

Обозначение:

а – нижний предел, b – верхний предел, х – переменная интегрирования, [a, b] – отрезок интегрирования.

 

Определение: Если для функции f(x) существует предел то функция называется интегрируемой на отрезке [a, b].

Теорема: Если функция f(x) непрерывна на отрезке [a, b], то она интегрируема на этом отрезке.

 

Свойства определенного интеграла.

1)

2)

3)

4) Если f(x) £ j(x) на отрезке [a, b] a < b, то

5) Если m и M – соответственно наименьшее и наибольшее значения функции f(x) на отрезке [a, b], то:

6)

 

7) Теорема о среднем. Если функция f(x) непрерывна на отрезке [a, b], то на этом отрезке существует точка e такая, что

8)

7) Для произвольных чисел a, b, c справедливо равенство:

 

 

Разумеется, это равенство выполняется, если существует каждый из входящих в него интегралов.

 

8)

 

Обобщенная теорема о среднем.

Если функции f(x) и j(x) непрерывны на отрезке [a, b], и функция j(х) знакопостоянна на нем, то на этом отрезке существует точка e, такая, что

 

 

Вычисление определенного интеграла.

Пусть в интеграле нижний предел а = const, а верхний предел b изменяется. Очевидно, что если изменяется верхний предел, то изменяется и значение интеграла.

Обозначим = Ф(х). Найдем производную функции Ф(х) по переменному верхнему пределу х.

 

 

Аналогичную теорему можно доказать для случая переменного нижнего предела.

Теорема: Для всякой функции f(x), непрерывной на отрезке [a, b], существует на этом отрезке первообразная, а значит, существует неопределенный интеграл.

Теорема: (Теорема Ньютона – Лейбница)

Если функция F(x) – какая- либо первообразная от непрерывной функции f(x), то

⇐ Предыдущая123456

Поделиться: