Материал: 1634

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

5.

 

 

 

 

 

x 3

 

 

dx.

 

6. (7x 1)cosxdx.

 

(2 x)(x 4)(x 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

7. cos35xdx.

 

 

 

 

 

 

8.

 

 

x

dx.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант 29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

x

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

3x 1

 

 

1.

(

3

7cosx

 

 

x

3

)dx.

2. e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx.

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7x 1

 

3. sin x(3cosx 1)4dx.

 

 

4.

 

 

dx.

 

 

x

2

 

 

 

 

7x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 5

5.

 

 

 

dx.

 

 

 

 

 

 

6. x2e xdx.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x 1)(x 8)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. sin8xcos3xdx.

 

 

 

 

 

 

8.

 

 

 

 

x

 

dx.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант 30

3

1. (3sin x 2cosx x23x)dx. 3. x2 sin(3x3 4)dx.

x

5. (x 1)(x 11)dx.

7. sin6xcos2 xdx.

2. cos(3x 2)dx.

3x 1

4. x2 20x 2dx.

6. x 3xdx.

dx

8. x 3x .

Раздел 2. ОПРЕДЕЛЕННЫЙ ИНТЕГРАЛ

§1. Задача о площади криволинейной трапеции

 

y f (x)

 

T

a

b

 

Рис. 1

 

Решение.

a x0 x1 x2

k 1,2,...,n.

Пусть задана непрерывная функция y f (x) 0 на отрезке a,b . Задача: найти площадь криволинейной трапеции ST , то есть площадь плоской фигуры T , ограниченной кривой y f (x), прямыми y 0; x a; x b (рис. 1).

Разобьем

отрезок

a,b произвольно точками

... xk 1 xk

... xn b.

Обозначим xk xk xk 1,

f (~xk ) f (~x1)

 

a x

~

~

 

x

~

x

x

~

 

 

 

x x

x x

2

x

x

 

0

1 1

2

k 1

k

k

n 1 x b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

n

 

 

 

 

 

Рис. 2

 

 

 

 

 

 

В каждом из получившихся отрезков xk 1,xk

 

выберем произвольно

~

и вычислим значение функции

y f

~

 

в выбранных точках.

точки xk

(xk )

Составим ступенчатую фигуру из прямоугольников, основаниями которых

служат отрезки xk 1,xk , а высоты равны

~

 

 

f (xk ) (рис. 2).

 

Площадь ступенчатой фигуры равна

 

n

 

~

~

~

~

Sn f (x1) x1

f (x2) x2 ... f (xn) xn

f (xk ) xk .

k 1

Получили Sn – последовательность сумм.

Можно считать, что площадь ступенчатой фигуры примерно равна площади криволинейной трапеции:

ST Sn .

Ошибка вычисления будет тем меньше, чем больше точек выбирается на a,b . Положим по определению

ST nlim Sn .

Замечание. Предел вычисляем при условии, что одновременно с увеличением числа n выполняется условие xk 0, то есть при увеличении числа точек xk нужно следить за тем, чтобы все длины отрезков xk 1,xk стремились к нулю.

a x0

x1

x2

b xn

a x0

x1

x2

b xn

 

 

Рис. 3

 

 

 

Рис. 4

 

На рис. 3 показано правильное расположение точек на a,b , на рис. 4

– неправильное, т.к. x1,x2 при увеличении числа точек не изменяет своей длины.

§2.Определение определенного интеграла и его геометрический смысл

Пусть функция y f (x) определена на отрезке a,b . Аналогично тому, как это сделано в предыдущем параграфе, составим сумму

n

f (~xk ) xk . Будем называть её интегральной суммой.

k 1

О п р е д е л е н и е . Определённым интегралом от функции y f (x) на a,b называется число, равное пределу

lim

n

~

f (xk ) xk .

n

k 1

 

xk 0

b

 

 

f (x)dx или f (x)dx. При этом b

Это число обозначается символом

 

a

a,b

– верхний предел, a – нижний предел интегрирования. Итак,

b

lim

n

~

f (x)dx

f (xk ) xk .

a

n

k 1

 

 

xk 0

 

 

 

 

 

 

Геометрический смысл

 

y

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

y f (x)

Если f (x) 0 на a,b , то f (x)dx равен пло-

 

 

T

 

a

 

0

 

 

 

щади криволинейной трапеции ST

(рис. 5).

a

b

x

 

 

 

 

Рис. 5

 

 

 

Свойства определенного интеграла

a

1. f (x)dx 0.

a

ba

2.f (x)dx f (x)dx.

ab

Эти свойства очевидно следуют из определения определенного интеграла.

b

 

b

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. f (x) g(x)dx f (x)dx g(x)dx.

 

 

 

 

 

 

 

a

 

a

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доказательство.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

n

~

 

~

 

 

 

 

 

f (x) g(x)dx lim

f

(xk ) g(xk ) xk

 

 

 

a

 

 

n k 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

~

 

 

n

~

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

(xk ) xk

g(xk ) xk

 

 

 

 

n

k 1

 

 

k 1

 

 

 

 

 

 

 

n

~

 

n

 

~

 

b

 

 

b

 

 

lim f (xk ) xk lim g(xk ) xk f (x)dx g(x)dx.

n k 1

 

 

n k 1

 

 

 

a

 

 

a

 

 

b

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. c f (x)dx c f (x)dx.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доказательство:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

n

~

 

 

 

 

n

~

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x)dx lim c f (xk ) xk lim c

f (xk ) xk

a

 

n k 1

 

 

 

n k 1

 

 

 

 

 

n

~

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c lim f (xk ) xk c f (x)dx.

 

 

 

 

 

 

 

n k 1

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

5. c dx c(b a).

 

 

 

y c

 

a

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

Доказательство. Это свойство очевидно

 

 

 

из рис. 6.

 

 

 

 

 

 

 

6. Если a c b, то

 

 

 

 

 

b

 

c

b

 

 

 

 

f (x)dx f (x)dx f (x)dx.

a

 

b

a

 

a

c

 

 

Рис. 6

 

Свойство проиллюстрировано на рис. 7.

 

 

 

 

 

 

b

 

 

y f(x)

7. Если

f (x) 0

на a,b , то

f (x)dx 0.

 

 

 

 

a

 

 

 

 

8. Если

f (x) 0

на a,b , то

 

 

 

 

 

b

f (x)dx 0.

 

 

 

 

 

 

 

a

c

b

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. Если

f (x) g(x)

на a,b , то

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x)dx g(x)dx (рис. 8).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y=g(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y =f(x)

 

b

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.

f (x)dx

 

 

f (x)

dx.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

b

 

a

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доказательство. Очевидно, что

 

f (x)

 

f (x)

 

f (x)

 

.

Рис. 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проинтегрируем по отрезку a,b .

 

По

 

свойству 9

 

получаем

 

b

 

 

 

 

b

 

b

 

 

b

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x)

dx

f (x)dx

f (x)

dx, то есть

 

 

 

f (x)dx

 

f (x)

dx.

 

a

 

 

 

 

a

 

a

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

a

 

 

Следствия:

1. Если на a,b верно, что

f (x) k, то

b

f (x)dx

k(b a).

 

 

 

a

 

 

2. Если m наименьшее,

M наибольшее значения функции

y f (x)

b

 

 

на a,b , то m(b a) f (x)dx M(b a).

 

a

 

 

11. Теорема о среднем значении.

 

Пусть функция y f (x)

непрерывна на a,b . Тогда существует точка

b

c a,b ,такая, что

f (x)dx f (c) (b a).

a