Ф-ція F(x) назив. первісною для ф-ції у=f(x), якщо =f(x).
Властивості: Якщо =f(x), (х)= f(x), то
F(x)-Ф(х)=с=const.
Дов.: - (х)= = =0.
Множина або сукупність всіх первісних для даної ф-ції f(x) назив. невизначеним інтегралом: =F(x)+с.
Властив.:1)Диференціал від інтеграла = підінтегральному виразу: ; 2)Інтеграл суми =сумі інтегралів; 3)Сталий множник можна винести за знак інтеграла.
Методи інтегрування:
1)Безпосереднього інтегрування(табличне);
2) Підстановки.
П-д: ;
3) Інтегрування частинами: . Методом інтегрування частинами зручно обчислювати такі інтеграли а) , , де Р(х)-многочлен, який слід взяти за u, а за dv – вираз, що залишився. б) , ,де Р(х)dx слід взяти за dv.
Інтегрув. раціональних ф-й зводиться до інтегрування елементарних дробів: і (n є N). ; ;
Інтегрування біномних диференціалів:
, де m,n,p Q,ab R.
1)p Z, , де S=НСК знаменників n,m, dx = .
2)p Z,p= :
a) ,s-знаменник р.
б) , тоді шук. , тоді буде така підстановка .
Інтегрування тригонометричних ф-й:
1) . Універс. підстановка
, , .
2) , ,
-sinxdx=dt, = = .
3) R(sinx, -cosx), sinx=t, cosxdx=dt.
4) R(-sinx, -cosx)= R(sinx,cosx).
Визначений інтеграл та умови його існування. Формула Ньютона-Лейбніца, вивчення інтеграла в школі.
Задача про обчислення площі кривої трапеції.
Обчислити площу криволінійної трапеції, обмеженої зверху зверху кривою у=f(х), f(х) є С [а, в], f(х)>=0; знизу віссю 0х, у=0; зліва х = а; зправа х = в.
Для розв’язання цієї задачі поступаємо так:
1.
@ ділимо основу трапеції, тобто [а, в] точками хі довільним способом на n чистин. (будемо мати n-1 точок) х1<x2<x3<…<xі-1<хі<…<хn-1.
@ довжину кожного відрізка хі - xі-1 = хі.
@ одержали відрізки [а, х1], [х1, х2], …, [xі-1, хі]…[ хn-1, в] – частинні відрізки;
@ через кожну із точок хі провод. прямі перпенд. до 0х до перетину з кривою у=f(х).
2.
@ На кожному із частинних відрізків ∆хі вибир. дов. т. .
@ В цих точках постав. перпенд.
@ Через кожну з точок провед. пряму.
@ одержимо n прямокутників.
@ довжина основи кожного з них є ∆хі , а висотами значення функції в цій точці.
3.
@ Площа одного такого прям. дорівнює: Si = f()*∆хі (i=1, …n).
@ Суму цих площ позначимо: .
@ Очевидно, що це не буде площа цієї трапеції, а буде наближено до неї.
4.
@ Тому природно, за площу криволінійної трапеції аАВв прийм. границю даної суми, якщо вона існує. .
@ .
Задача з механіки.
Обчислити роботу, яку викон. змінна сила F при переміщ. матеріальної точки з полож. А у полож. В, яка діє у напрямку переміщення.
Для розв’язання цієї задачі поступ. так:
1.
@ ділимо шлях [а, в] точками Si (i=1, …, n-1) довільно на n частин;
@ Тоді Si - Si -1 = ∆Sі;
2.
@ Вибир. є [Si -1, Si].
@ Будемо вважати, що на кожному із відрізків ∆Sі це сила стала і дорівнює з-ню її в т. . F ().
3. Аі = F ()∆Sі
Аn = F ()∆Sі
А Аn
Природно, що за роботу, яку викон. це сила F на в-ку [а, в] слід прийняти:
;
Обидві зад. привели нас до обчисл. однотипних границь.
2. Нехай задана функція у=f(х), х є [а, в].
1. Ділимо в-зок [а, в] дов. способом на т. хі на n частин.
Довжину кожного із в-ків хі – хі-1 = ∆хі.
Ці в-ки назив. частинними.
2. На кожному з цих частин. в-ків вибир. довільно і обчисл. з-ня в кожній з цих точок.
3. Склад. суму добутків:
= .
Це сума назив. інтегр. сумою на в-ку [а, в].
4. В-ня: Границя інтегральної суми при умові, що , якщо вона існує і не залежить ні від способу розвит. в-ка [а, в] на част. в-ки, ні від вибору точок на кожному з них назив. визначеним інтегралом від ф-ції f(х) на в-ку [а, в] і познач.: , де а, в – межі інтегрування; а – нижня; в – верхня; f(х) – підінтегр функції; f(х)dx – підінтегр. вираз.
Отже, за визнач. маємо .
Познач: , тоді .
.
Геометричний зміст. Див. зад. 1 (площина кр. трап.).
де , .
Механічний зміст. .
Див. зад. 2.
Суми Дарбу. Надалі будемо вважати не обхід. умова викон.
Очевидно, що якщо f (x) неперервна, то за І т. Веєри вона обмежена і на цьому в-ку прим. своє найб. і найм. значення. , тобто [хі-1, хі]. лежить між ті і Мі. , . Назив нижньою (S) і верхньою (S) інтегральними сумами для фун-ції f (x), або сумами Дербу. Якщо А помнож. на хі і просумув., то матимемо , то очевидно, що . Будь-яка інтегр. сума лежить між інтегр. сумами Дарбу. Тоді S, S – точні межі для інт. суми б.
Умови існування інтеграла. Для того, щоб інтеграл існував необхідно і достатньо, щоб .
Доведення:
1. Необхідність.
Припустимо, що інтеграл існує, тобто , . , але суми S і S при заданому розбитті є для інтегральних сум б відповідно точними верхньою і нижньою границями. Тому для них матиме місце нерівність. Із , .
2. Доступність:
Дано: Нехай , тоді з цієї умови і умови , тоді , але тоді , .
Умови існування визн. інтегр. можна сформулюв. і через колив. фун-ції, яке має практичне застосування.
.
Тоді, .