Функция F (x) называется первообразной функции f (x) на некотором промежутке , если F (x) дифференцируема на промежутке X и для всех выполняется
Например, — первообразная для .
Если F (x) – одна из первообразных функции f (x) на промежутке X, то любая другая ее первообразная имеет вид , где C – произвольная постоянная.
Совокупность всех первообразных функции f (x) называется неопределенным интегралом от функции f (x). Обозначение: . Функция f (x) называется подынтегральной функцией, f (x) dx – подынтегральное выражение, x – переменная интегрирования.
Операция нахождения неопределённого интеграла от данной функции называется интегрированием этой функции.
Достаточное условие существования неопределённых интегралов. Всякая непрерывная на множестве X функция имеет на этом множестве первообразную, а значит, неопределенный интеграл.
Геометрическая трактовка неопределённого интеграла. Если , то уравнение y=F(x)+C задает однопараметрическое семейство линий на плоскости Оxy, каждая из которых называется интегральной линией для функции f(x). Все интегральные линии для y=f(x) имеют одинаковую форму и не пересекаются, т.к. получаются друг из друга сдвигом по оси Оу.
Свойства неопределённого интеграла.
Свойство 1 (о производной неопределённого интеграла).
Производная неопределённого интеграла по переменной интегрирования равна подынтегральной функции: .
Свойство 2 (о рядом стоящих знаках интеграла и дифференциала).
Рядом стоящие знаки дифференциала и интеграла взаимно уничтожаются:
а) (дифференциал от неопределенного интеграла равен подынтегральному выражению);
б) .
Свойство 3 (о линейности неопределённого интеграла по подынтегральной функции).
а) Неопределённый интеграл от суммы двух или нескольких функций равен сумме неопределённых интегралов от каждой функции:
;
б) Постоянный множитель можно выносить за знак неопределённого интеграла:
.
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Понятие неопределённого интеграла. Непосредственное интегрирование.
Метод подстановок. Стр.1
Таблица основных интегралов.
1. .
2. , .
3. , .
4. .
4′. .
5. .
6. .
7. .
8. .
9. , .
9′. .
10. , – «высокий логарифм”.
11. , .
11′. .
12. , – «длинный логарифм”.
Вычисление неопределённых интегралов с использованием их свойств и таблицы интегралов называется непосредственным или табличным интегрированием.
Пример 1. Путем непосредственного интегрирования найти неопределенный интеграл .
Решение.
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Понятие неопределённого интеграла. Непосредственное интегрирование.
Метод подстановок. Стр.2
Замечание: при вычислении суммы нескольких интегралов одну произвольную постоянную интегрирования следует добавлять только в конце после того, как закончено все интегрирование.
Пример 2. Путем непосредственного интегрирования найти неопределенный интеграл .
Решение.
Пример 3. Путем непосредственного интегрирования найти неопределенный интеграл .
Решение.
Пример 4. Путем непосредственного интегрирования найти неопределенный интеграл .
Решение.
Во многих случаях введение новой переменной интегрирования позволяет свести нахождение данного интеграла к нахождению табличного, т.е. перейти к непосредственному интегрированию. Такой метод называется методом подстановки или методом замены переменной.
Правило замены переменной интегрирования. Пусть требуется вычислить .Переменную интегрирования х можно заменить на другую переменную t, выполнив подстановку или . При этом в исходном интеграле нужно всё подынтегральное выражение пересчитать через переменную t и её дифференциал, учитывая определение дифференциала функции: или . В результате подстановки получим, что .
После вычисления интеграла по переменной t нужно вернуться к переменной х, выполнив обратную замену. Выполненная подстановка считается эффективной, если получившийся интеграл по новой переменной интегрирования окажется проще исходного.
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Понятие неопределённого интеграла. Непосредственное интегрирование.
Метод подстановок. Стр.3
Пример 5. Вычислить интеграл
Решение.
.
Пример 6. Вычислить интеграл
Решение.
.