Слайд 2
План
1. Понятие определённого интеграла
2. Пример
3. Свойства определённого интеграла
4.
Определённый интеграл с переменным верхним пределом
5. Применение определенного интеграла
Площадь
криволинейной трапеции
Длина кривой
Площадь поверхности вращения
Объем тела вращения
Слайд 3
Понятие определённого интеграла
Определённым интегралом от непрерывной функции f(x) на
конечном отрезке [a, b] (где) называется приращение какой-нибудь её первообразной
на этом отрезке. При этом употребляется запись
Слайд 4
Числа a и b называются соответственно нижним и верхним пределами интегрирования, а
отрезок [a, b] – отрезком интегрирования.
Слайд 5
Таким образом, если F(x) – какая-нибудь первообразная функция для f(x),
то, согласно определению:
Равенство называется формулой Ньютона-Лейбница.
Слайд 6
При a = b по определению принимается
Слайд 7
Разность F(b) – F(a) кратко записывают так:
Слайд 8
Поэтому формулу Ньютона-Лейбница будем записывать и
так:
Слайд 9
Пример
Вычислить определённый интеграл:
Решение. Произведём замену переменной, полагая:
Тогда dt = 2x
dx, откуда x dx = (1/2) dt, и подынтегральное выражение преобразуется так:
Слайд 10
Найдём новые пределы интегрирования. Подстановка значений x = 4 и x = 5 в
уравнение
даёт а
Используя теперь формулу
получим:
После замены переменной мы не возвращались к старой переменной, а применили формулу Ньютона-Лейбница к полученной первообразной.
Слайд 11
Свойства определённого интеграла
Теорема 1. Определённый интеграл с одинаковыми пределами
интегрирования равен нулю, т.е.
Это свойство содержится в
самом определении определённого интеграла. Однако его можно получить и по формуле Ньютона-Лейбница:
Слайд 12
Теорема 2. Величина определённого интеграла не зависит от обозначения
переменной интегрирования, т.е.
Пусть F(x) – первообразная для f(x). Для f(t) первообразной служит
та же функция F(t), в которой лишь иначе обозначена независимая переменная. Следовательно:
На основании формулы
последнее равенство означает равенство интегралов
и
Слайд 13
Теорема 3. Постоянный множитель можно выносить за
знак определённого интеграла, т.е.
Слайд 14
Теорема 4. Определённый интеграл от алгебраической суммы
конечного числа функций равен алгебраической сумме определённых интегралов от
этих функций, т.е.
Слайд 15
Теорема 5. Если отрезок интегрирования разбит на
части, то определённый интеграл по всему отрезку равен сумме
определённых интегралов по его частям, т.е. если то:
Слайд 16
Теорема 6. При перестановке пределов интегрирования абсолютная
величина определённого интеграла не меняется, а изменяется лишь его
знак, т.е.
Слайд 17
Теорема 7 (теорема о среднем). Определённый интеграл равен
произведению длины отрезка интегрирования на значение подынтегральной функции в
некоторой точке внутри его, т.е.
Слайд 18
Теорема 8. Если верхний предел интегрирования больше
нижнего и подынтегральная функция неотрицательна (положительна), то и определённый
интеграл неотрицателен (положителен), т.е. если
Слайд 19
Теорема 9. Если верхний предел интегрирования больше
нижнего и функции и непрерывны, то неравенство
можно почленно
интегрировать, т.е.
Слайд 20
Определённый интеграл с переменным верхним пределом
Пусть f(x)
– непрерывная на отрезке [a, b] функция, а F(x) – её
первообразная. Рассмотрим определённый интеграл:
где
,
Слайд 21
А через t обозначена переменная интегрирования, чтобы
не путать её с верхней границей. При изменении х меняется и
опредёленный интеграл т.е. он является функцией верхнего предела интегрирования х, которую обозначим через Ф(х), т.е.
Слайд 22
Докажем, что функция Ф(х) является первообразной
для f(x) = f(t). Действительно, дифференцируя Ф(х), получим:
так как F(x)
– первообразная для f(x), а F(a) – постояная величина.
Функция Ф(х) – одна из бесконечного множества первообразных для f(x), а именно та, которая при x = a обращается в ноль.
Слайд 23
Вычисление определённых интегралов методом интегрирования по частям и
методом замены переменной
При выводе формулы интегрирования по
частям было получено равенство u dv = d(uv) – v du. Проинтегрировав его в пределах от a до b и учитывая теорему 4 параграфа о свойствах определённого интеграла, получим
Слайд 24
Как это следует из теоремы 2
параграфа о свойствах неопределённого интеграла, первый член в правой
части равен разности значений произведения uv при верхнем и нижнем пределах интегрирования. Записав эту разность кратко в виде:
получаем формулу интегрирования по частям для вычисления определенного интеграла:
Слайд 25
Применение определенного интеграла
Площадь криволинейной трапеции
Слайд 29
Источники информации:
http://function-x.ru/integral4.html
Конспект лекций
http://uztest.ru/abstracts/?idabstract=68542
http://osiktakan.ru/alg10.html