Інтегральне числення. Невизначений інтеграл (реферат)

ІНТЕГРАЛЬНЕ ЧИСЛЕННЯ

НЕВИЗНАЧЕНИЙ ІНТЕГРАЛ

Означення: Функція F(x) називається первісною для функції f(x) на
проміжку І, якщо на цьому проміжку F'(x) = f(x) або dF(x) = f(x)dx .

Із означення виходить, що первісна F(x) — диференційовна, а значить
неперервна функція на проміжку І, і її вигляд суттєво залежить від
проміжка, на якому вона розглядається.

мають вигляд:

R, a F3(x) у точці х = 0 має розрив (рис. 7.1). У цьому прикладі
первісні Fi(x) і = 1,2,3, знайдені методом добору із наступною
перевіркою, використовуючи таблицю похідних функцій.

Теорема (про множину первісних). Якщо F(x) — первісна для функції f(х)
на проміжку I, то

1) F(x) + C — також первісна для f(x) на проміжку I;

2) будь-яка первісна Ф(х) для f(x) може бути представлена у вигляді Ф(х)
= F(x) + С на проміжку I. (Тут С = const називається довільною сталою).

Наслідок. Дві будь-які первісні для однієї й тієї самої функції на
проміжку I відрізняються між собою на сталу величину (рис. 7.1).

Означення: Операція знаходження первісних для функції f(x) називається
інтегруванням f(x).

Задача інтегрування функції на проміжку полягає у тому, щоб знайти всі
первісні функції на цьому проміжку, або довести, що функція немає
первісних на цьому проміжку.

Для розв’язання задачі інтегрування функції достатньо знайти одну
будь-яку первісну на розглядуваному проміжку, наприклад F(x), тоді (за
теоремою про множину первісних) F(x) + С — загальний вигляд всієї
множини первісних на цьому проміжку.

Означення: Функція F(x) + С, що являє собою загальний вигляд всієї
множини первісних для функції f(х) на проміжку I, називається
невизначеним інтегралом від функції f(x) на проміжку I і позначається

(7.1)

— знак невизначеного інтеграла;

f(x) — підінтегральна функція;

f(x)dx — підінтегральний вираз;

dx — диференціал змінної інтегрування.

Геометричний зміст невизначеного інтеграла полягає у тому, що функція у=
F(X) + С є рівняння однопараметричної сім’ї кривих, які одержуються одна
з другої шляхом паралельного переносу вздовж осі ординат (рис. 7.2).

Теорема (Коші). Для існування невизначеного інтеграла для функції
f(x) на певному проміжку достатньо, рис. 7.2 щоб f(x) була неперервною
на цьому проміжку.

Зауваження. Виявляється є такі невизначені інтеграли від елементарних
функцій, які через елементарні функції не виражаються, наприклад:

існують у кожному із проміжків області визначення, але записати їх через
основні елементарні функції не можна; в такому розумінні ці інтеграли
називають «неінтегровними».

a) Властивості, що випливають із означення (7.1):

II. Диференціал від невизначеного інтеграла дорівнює підінтегральному
виразу.

б) Властивості, що відображають основні правила інтегрування.

IV. Сталий множник, що не дорівнює нулю, можна виносити з-під знака
інтеграла, тобто

(7.2)

V. Невизначений інтеграл від суми функцій дорівнює сумі невизначених
інтегралів від цих функцій, якщо вони існують, тобто

(7.3)

Цей метод базується на властивості невизначеного інтеграла (7.3). Мета
методу — розкласти підінтегральну функцію на такі доданки, інтеграли від
яких відомі або їх простіше інтегрувати, ніж початкову підінтегральну
функцію.

Теорема. Якщо функції и(х) та v(х) мають неперервні похідні, то:

(7.4)

На практиці функції u(x) та v(x) рекомендується вибирати за таким
правилом:

— при інтегруванні частинами підінтегральний вираз f(x)dx розбивають на
два множники типу и • dv, тобто f(x)dx = u-dv; при цьому функція и(х)
вибирається такою, щоб при диференціюванні вона спрощувалась, а за dv
приймають залишок підінтегрального виразу, який містить dx, інтеграл від
якого відомий, або може бути просто знайдений.

Приклад.

Інколи доводиться інтегрування частинами застосовувати кілька разів, що
ілюструє наступний приклад.

Нижче наведені деякі типи інтегралів, при інтегруванні яких застосовують
метод інтегрування частинами та показано вибір функцій и(х) та

R.

Звичайно, не слід думати, що метод інтегрування частинами обмежується
застосуванням тільки до інтегралів типу (7.5).

В деяких випадках, після інтегрування частинами інтеграла одержується
рівняння, із якого знаходять шуканий інтеграл.

Приклад.

Мета методу підстановки — перетворити даний інтеграл до такого вигляду,
який простіше інтегрувати.

(t) має неперервну похідну, то:

(7.6)

Наслідок,

(7.7)

Зауваження. Специфіка інтегрування невизначеного інтеграла не залежить
від того чи змінна інтегрування є незалежною змінною, чи сама є функцією
(на підставі інваріантності форми запису першого диференціалу), тому,
наприклад:

В такому розумінні слід розглядати і всю таблицю інтегралів.

’(x)dx.

Для деяких класів підінтегральних функцій розроблені стандартні заміни.
Вибір зручної підстановки визначається знанням стандартних підстановок
та досвідом.

, то:

Зауваження. Під знак диференціала можна вносити будь-який сталий доданок
(значення диференціала при цьому не зміниться):

Рис. 7.1

Рис. 7.2

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *