Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Функции нескольких переменных.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
235 Кб
Скачать
☆

1. Выделить полный квадрат в знаменателе

2. Свести интеграл к интегралу вида

Пример:

1. выделяем полный квадрат в знаменателе

2. вводим новую переменную  , тогда

3.

2. 

Алгоритм интегрирования

1. Выделить полный квадрат в знаменателе, т.е. представить в виде

2. Ввести новую переменную   и подставить   в числитель и поделить числитель почленно на знаменатель. Тогда интеграл распадается на сумму двух интегралов один из которых будет предыдущего вида, а другой вида

Интегрирование тригонометрических функций.

Множество задач сводится к нахождению интегралов трансцендентных функций, содержащих тригонометрические функции. В данной статье сгруппируем наиболее часто встречающиеся виды подынтегральных функций и на примерах рассмотрим методы их интегрирования.

  • Начнем с интегрирования синуса, косинуса, тангенса и котангенса.

Из таблицы первообразных сразу заметим, что   и  .

Метод подведения под знак дифференциала позволяет вычислить неопределенные интегралы функций тангенса и котангенса:

  • Поясним, как были найдены формулы   и , находящиеся в таблице первообразных.

Разберем первый случай, второй абсолютно аналогичен.

Воспользуемся методом подстановки: 

Пришли к задаче интегрирования иррациональной функции. Здесь нам также поможет метод подстановки: 

Осталось провести обратную замену   и t = sinx: 

  • Отдельно хочется остановиться на интегралах, содержащих степени тригонометрических функций, вида  .

Подробно о принципах их нахождении можете ознакомиться в разделеинтегрирование с использованием рекуррентных формул. Если изучите вывод этих формул, то без особого труда сможете брать интегралы вида  , где m и n – натуральные числа.

  • Когда тригонометрические функции идут в комбинациях с многочленами или показательными функциями, то применяется метод интегрирования по частям. В этом разделе даны рекомендации для нахождения интегралов  ,  .

  • Максимум творчества приходится вкладывать, когда подынтегральная функция содержит тригонометрические функции с различными аргументами.

Определенный интеграл с переменным верхним пределом. Формула Ньютона  Лейбница

 

До сих пор мы рассматривали определенный интеграл с постоянными пределами интегрирования a и b. Пусть функция f(x) интегрируема на отрезке [a, b]. Если  , то функция f(x) также интегрируема на любом отрезке [a, x]. Если изменять верхний предел, не выходя из отрезка [a, b], то величина интеграла будет изменяться, т. е. интеграл   с постоянным нижним пределом a и переменным верхним пределом x есть функция верхнего предела. Обозначим эту функцию Ф(x):

 

                                       .                                               (8)

 

Замечание. Для удобства переменная интегрирования здесь обозначена буквой t, так как буквой x обозначен верхний предел интегрирования.

Интеграл (8) называется  интегралом  с  переменным  верхним  пределом.

 

Сформулируем основную теорему дифференциального и интегрального исчисления, устанавливающую связь между производной и интегралом.

 

Теорема 3

Производная  интеграла  от  непрерывной  функции  по переменному верхнему пределу существует и равна значению подынтегральной  функции  в  точке,  равной  верхнему  пределу, т. е.

 

            .                                        (9)

 

Эта теорема утверждает, что любая непрерывная функция на отрезке [a,b] имеет на нем первообразную, причем этой первообразной является функция Ф(x), а так как всякая другая первообразная функции f(x) может отличаться от данной Ф(x) лишь на постоянную, то устанавливается связь между неопределенным и определенным интегралом  .

Теорема 4

Если  функция  f(x)  непрерывна  на  отрезке  [a, b], то

 

                                   ,                                          (10)

 

где  F(x)  некоторая  первообразная  функции  f(x).

Формула (10) называется  формулой  Ньютона  Лейбница.

Формулу Ньютона  Лейбница можно переписать как

 

,

 

где  .

Вывод. Определенный интеграл   от непрерывной функции f(x) равен разности значений любой первообразной для верхнего и нижнего пределов интегрирования.

Формула Ньютона  Лейбница открывает широкие возможности для вычисления определенных интегралов, так как задача сводится к задаче вычисления неопределенных интегралов.

 

П р и м е р  2.  Вычислить интеграл  .

Решение.  .

 

Если считать переменным нижний предел интегрирования, то пользуясь формулой Ньютона  Лейбница, получим

 

или

                                             .                                          (11)

 

Теорема  5

Если  f(x)  непрерывная,  φ(x),  ψ(x)  дифференцируемые функции,  то  производная  от  интеграла     по переменной  x

 

,

 

т. е.

.          (12)

П р и м е р  3.  Найти производную по x от интеграла  .

Решение. Здесь  ;  ;  ;  ;  . φ΄(x) = 2x  . Пользуясь формулой (12), получим 

 

Несобственные интегралы:

Математический анализ – общеобразовательная математическая дисциплина, объектом изучения которой является большая область математики, связанная с понятиями функций, производной и интеграла. Дисциплина «Математический анализ» отражает важное направление развития современной математики. В ней рассматриваются вопросы, связанные с методами вычислений, что важно для нашей специальности. Интегральное исчисление, раздел математики, в котором изучаются свойства и способы вычисления интегралов

и их приложения. Интегральное исчисление тесно связано с дифференциальным исчислением и составляет вместе с ним одну из основных частей математического анализа (или анализа бесконечно малых). Центральными понятиями интегрального исчисления являются понятия определённого интеграла и неопределённого интеграла функций одного действительного переменного. Так же не малую роль играет понятие кратные интегралы.

Кратный интеграл - интеграл от функции нескольких переменных. Определяется при помощи интегральных сумм, аналогично определённому интегралу от функции одного переменного. В зависимости от числа переменных различают двойные, тройные, n-кратные интегралы. Так же существуют кратные несобственные интегралы. И целью моей курсовой работы является раскрыть один из разделов кратных интегралов – кратные несобственные

интегралы. 1. НЕСОБСТВЕННЫЕ КРАТНЫЕ ИНТЕГРАЛЫ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ Пусть G – область в Rn, функция f: G R, интеграл не существует из-за того, что либо область G не ограничена, либо функция f не ограничена в области G, либо и то, и другое, но на каждом замкнутом кубируемом подмножестве функция f интегрируема по Риману. При выполнении всех перечисленных выше условий (1) будем называть несобственным кратным интегралом.