|
Частный институт управления и предпринимательстваСтр 1 из 4Следующая ⇒ Частный институт управления и предпринимательства В. М. Метельский ВЫСШАЯ Определенный интеграл Минск 2007 Частный институт управления и предпринимательства
В. М. Метельский
ВЫСШАЯ
Определенный интеграл
Учебно-методическое пособие
Минск 2007 УДК 51(075.8):33 ББК 22.1я73 М 54
Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом
А в т о р
доцент кафедры высшей математики и статистики Частного института управления и предпринимательства кандидат физико-математических наук В. М. Метельский
Р е ц е н з е н т ы:
профессор кафедры высшей математики
доцент кафедры высшей математики
Рассмотрено и одобрено протокол № 10 от 11.05.2007 г.
Метельский, В. М. М 54 Высшая математика. Определенный интеграл: учеб.-метод. посо-бие / В. М. Метельский. – Минск: Частн. ин-т упр. и предпр., 2007. –
Пособие подготовлено в соответствии с учебной программой ЧИУиП по дисциплине «Высшая математика», стандартом и типовой программой Министерства образования Республики Беларусь. Оно включает лекции, задачи, упражнения и индивидуальные задания по теме «Определенный интеграл». Для студентов дневной и заочной форм обучения Частного института управления и предпринимательства.
УДК 51(075.8):33
Ó Метельский В. М., 2007 Ó Частный институт управления и предпринимательства, 2007 Лекция 1. оПРЕДЕЛЕННЫЙ иНТЕГРАЛ План
1. Понятие определенного интеграла. 2. Геометрический смысл определенного интеграла. 3. Основные свойства определенного интеграла. 4. Формула Ньютона–Лейбница. 5. Замена переменной в определенном интеграле. 6. Интегрирование по частям.
Ключевые понятия
Интегральная сумма. Определенный интеграл. Пределы интегрирования. Интегрируемая функция. Криволинейная трапеция. Формула Ньютона–Лейбница. Теорема о среднем.
Понятие определенного интеграла
Пусть функция 1) разобьем отрезок 2) в каждом из частичных отрезков 3) найдем произведения 4) составим сумму
которая называется интегральной суммой функции y = f(x) на отрезке[а, b]. С геометрической точки зрения интегральная сумма 5) найдем предел интегральной суммы, когда Рис. 1 Определение. Если существует конечный предел интегральной суммы (1) и он не зависит ни от способа разбиения отрезка Таким образом, В этом случае функция Теорема 1. Если функция
Формула Ньютона–Лейбница
Вычисление определенных интегралов через предел интегральных сумм связано с большими трудностями. Поэтому существует другой метод, основанный на тесной связи, существующей между понятиями определенного и неопределенного интегралов. Теорема 2. Если функция
которая называется формулой Ньютона–Лейбница. Разность
где символ Таким образом, формулу (2) можно записать в виде:
Нахождение определенных интегралов с помощью формулы Ньютона-Лейбница осуществляется в два этапа: на первом этапе находят некоторую первообразную Пример 1. Вычислить интеграл Решение. Для подынтегральной функции Пример 2. Вычислить интеграл Решение. По формуле Ньютона-Лейбница имеем:
5. Замена переменной в определенном интеграле
Теорема 3. Пусть функция
которая называется формулой замены переменной в определенном интеграле. Заметим, что как и в случае неопределенного интеграла, использование замены переменной позволяет упростить исходный интеграл, приблизив его к табличному. При этом в отличие от неопределенного интеграла в данном случае нет необходимости возвращаться к исходной переменной интегрирования – достаточно лишь найти новые пределы интегрирования На практике часто вместо подстановки Пример 3. Вычислить интеграл Решение. Введем новую переменную по формуле
Пример 4. Вычислить интеграл Решение. Воспользуемся универсальной тригонометрической подстановкой. Положим
Пример 5. Вычислить интеграл Решение. Положим
Интегрирование по частям
Теорема 4. Пусть функции
Доказательство Так как
откуда
Пример 6. Вычислить Решение. Положим
Пример 7. Вычислить Решение. Пусть
Пример 8. Вычислить Решение. Полагая
ЗАДАЧИ И УПРАЖНЕНИЯ
Определенный интеграл
1. Вычислить определенные интегралы: a) д) и)
2. Применяя метод замены переменной, вычислить следующие интегралы: а) д)
3. Применяя метод интегрирования по частям, вычислить следующие интегралы: а) г) Лекция 2. ПРИМЕНЕНИЕ оПРЕДЕЛЕННЫХ иНТЕГРАЛОВ. НЕСОБСТВЕННЫЕ ИНТЕГРАЛЫ План
1. Площадь криволинейной трапеции. 2. Объем тела вращения. 3. Длина дуги плоской кривой. 4. Несобственные интегралы с бесконечными пределами интегрирования. 5. Несобственные интегралы от неограниченных функций.
Ключевые понятия
Тело вращения. Плоская кривая. Несобственные интегралы. Бесконечные пределы интегрирования. Неограниченная функция. Сходящиеся несобственные интегралы. Расходящиеся несобственные интегралы.
Объем тела вращения
Пусть криволинейная трапеция, ограниченная графиком непрерывной на отрезке
Пример 13. Вычислить объем тела, полученного вращением вокруг оси
Решение. Сделаем чертеж (рис. 11). Из условия задачи следует, что
Рис. 10
Рис. 11 Объем тела, полученного вращением вокруг оси Оу криволинейной трапеции, ограниченной прямыми у = с и у = d, осью Оу и графиком непрерывной на отрезке
![]() Рис. 12 Пример 14. Вычислить объем тела, полученного вращением вокруг оси Оу криволинейной трапеции, ограниченной линиями х 2 = 4 у, у = 4, х = 0 (рис. 13). Решение. В соответствии с условием задачи находим пределы интегрирования:
Рис. 13 Длина дуги плоской кривой Пусть кривая
Рис. 14 Определение. Под длиной дуги Если функция
Пример 15. Вычислить длину дуги кривой Решение. Из условия задачи имеем
4. Несобственные интегралы При введении понятия определённого интеграла а) пределы интегрирования а и б) подынтегральная функция Если хотя бы одно из этих условий не выполняется, то интеграл называется несобственным. Рассмотрим вначале несобственные интегралы с бесконечными пределами интегрирования. Определение. Пусть функция
называется несобственным интегралом с бесконечным верхним пределом интегрирования (несобственным интегралом I рода). Если Геометрически несобственный интеграл Если несобственный интеграл сходится, то эта площадь является конечной; если несобственный интеграл расходится, то эта площадь бесконечна.
Рис. 15 Аналогично определяется несобственный интеграл с бесконечным нижним пределом интегрирования:
Этот интеграл сходится, если предел в правой части равенства (13) существует и конечен; в противном случае интеграл называется расходящимся. Несобственный интеграл с двумя бесконечными пределами интегрирования определяется следующим образом:
где с – любая точка интервала
Пример 16. Исследовать на сходимость несобственные интегралы: а) Решение. а) б)
в)
г)
Значит, несобственный интеграл сходится и его значение равно
ЗАДАЧИ И УПРАЖНЕНИЯ
Применение определенных интегралов.
1. Найти площадь фигуры, ограниченной линиями:
a) в) д) ж) и) л)
2. Вычислить объем тела, полученного вращением вокруг оси Ох криволинейной трапеции, ограниченной линиями:
а) в) д)
3. Вычислить объем тела, полученного вращением вокруг оси Оу криволинейной трапеции, ограниченной линиями:
а) в) д) 4. а) вычислить длину дуги кривой б) вычислить длину дуги кривой
5. Исследовать на сходимость несобственные интегралы:
а) д) и)
Литература 1. Ильин В. А., Позняк Э. Г. Основы математического анализа. Ч. I. – М.: Наука, 1982. – 616 с.
2. Гусак А. А. Математический анализ и дифференциальные уравне-ния.– Мн.: ТетраСистемс, 1998. – 416 с.
3. Гусак А. А. Высшая математика: Учеб. пособие для студентов вузов: В 2 т. – Мн., 1998. – 544 с. (1 т.), 448 с. (2 т.).
4. Кремер Н. Ш., Путко Б. А., Тришин И. М., Фридман М. Н. Высшая математика для экономистов: Учебник для вузов / Под ред. проф. Н. Ш. Кремера.– М.: ЮНИТИ, 2002. – 471 с.
5. Яблонский А. И., Кузнецов А. В., Шилкина Е. И. и др. Высшая математика. Общий курс: Учебник / Под общ. ред. С. А. Самаля.– Мн.: Выш. шк., 2000. – 351 с.
ОТВЕТЫ К ЗАДАЧАМ И УПРАЖНЕНИЯМ Определенный интеграл 1. а)
2. а) 3. a)
Применение определенных интегралов. 1. а)
2. а)
3. а) 4. а) 5. а) 1; б) расходится; в)
СОДЕРЖАНИЕ
Лекция 1. ОПРЕДЕЛЕННЫЙ ИНТЕГРАЛ................................................................. 3 1. Понятие определенного интеграла............................................... 3 2. Геометрический смысл определенного интеграла....................... 4 3. Основные свойства определенного интеграла............................ 5 4. Формула Ньютона–Лейбница...................................................... 6 5. Замена переменной в определенном интеграле.......................... 7 6. Интегрирование по частям........................................................... 9 Задачи и упражнения. Определенный интеграл.............................. 10 Лекция 2. ПРИМЕНЕНИЕ оПРЕДЕЛЕННЫХ иНТЕГРАЛОВ. НЕСОБСТВЕННЫЕ ИНТЕГРАЛЫ ................................................................................................ 11 1. Площадь криволинейной трапеции.............................................. 11 2. Объем тела вращения.................................................................... 17 3. Длина дуги плоской кривой......................................................... 20 4. Несобственные интегралы с бесконечными пределами интегрирования 21 5. Несобственные интегралы от неограниченных функций............ 23 Задачи и упражнения. Применение определенных интегралов. Несобственные интегралы.................................................................................................. 25 Литература...................................................................................... 26 Ответы к задачам и упражнениям................................................. 27
Учебное издание ВЫСШАЯ МАТЕМАТИКА
Определенный интеграл
Учебно-методическое пособие
Ответственный за выпуск И. В. Лаврик
Компьютерный набор В. М. Метельский Компьютерная верстка С. Л. Дудко Корректор Н. А. Бебель
Подписано в печать 17.08.2007 г. Формат 60х841/16. Бумага газетная. Гарнитура «Times New Roman». Отпечатано способом ризографии в авторской редакции. Усл. печ. л. 1,68. Уч.-изд. л. 1,45. Тираж 250 экз. Заказ 91.
Издатель и полиграфическое исполнение: Учреждение образования «Частный институт управления и предпринимательства». 220086, г. Минск, ул. Славинского 1, корп. 3.
Частный институт управления и предпринимательства В. М. Метельский ВЫСШАЯ Определенный интеграл Минск 2007 Частный институт управления и предпринимательства
В. М. Метельский
ВЫСШАЯ
Определенный интеграл
Учебно-методическое пособие
Минск 2007 УДК 51(075.8):33 ББК 22.1я73 М 54
Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом
А в т о р
доцент кафедры высшей математики и статистики Частного института управления и предпринимательства кандидат физико-математических наук В. М. Метельский
Р е ц е н з е н т ы:
профессор кафедры высшей математики
доцент кафедры высшей математики
Р
Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право... Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)... Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор... ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|