Практическое занятие № 11

Тема: РЕШЕНИЕ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОНЯТИЯ ИНТЕГРАЛА.

Цель работы: сформировать умение вычислять неопределенные и определенные интегралы, используя различные методы интегрирования.

Задачи: 1. Развивать коммуникативные компетенции (как способности работать с методическими рекомендациями);

2. Развивать предметные компетенции (неопределенный интеграл, определенный интеграл, методы интегрирование);

3.Формировать ключевые компетенции (информационная: систематизировать, анализировать, использовать и обрабатывать полученную информацию).

Оборудование: методические рекомендации, письменные принадлежности.

Теоретическое обоснование:

Функция , определенная на интервале , называется первообразной для функции , определенной на том же интервале , если

Если — первообразная для функции , то любая другая первообразная для функции отличается от на некоторое постоянное слагаемое, т. е. где .

Неопределенным интегралом от функции называется совокупность всех первообразных для этой функции. Обозначается неопределенный интеграл: где

Операция нахождений первообразной для данной функции называется интегрированием. Интегрирование является обратной операцией к дифференцированию:

Для проверки правильности выполненного интегрирования необходимо продифференцировать результат интегрирования и сравнить полученную функцию с подынтегральной.

Свойства неопределенного интеграла:

1.

2.

3.

4.

Таблица основных интегралов

1. 2.

3.

4. 5.

6. 7.

8. 9.

10. 11.

12. 13.

14. 15.

16. 17.

18.

Каждая из приведенных в таблице формул справедлива на промежутке, не содержащем точек разрыва подынтегральной функции. Вычисление интегралов с использованием таблицы и основных свойств называют непосредственным интегрированием.

Пример 1. Пользуясь таблицей основных интегралов и свойствами неопределенного интеграла, найти интегралы (результат интегрирования проверить дифференцированием):

Решение.

Проверка:

Проверка:

Метод замены переменной

Теорема 1. Пусть монотонная, непрерывно дифференцируемая функция, тогда

(1)

При этом, если то где — функция, обратная .

Формула (1) называется формулой замены переменной в неопределенном интеграле.

Алгоритм замены переменной:

1) Связать старую переменную интегрирования с новой переменной с помощью замены .

2) Найти связь между дифференциалами .

3) Перейти под знаком интеграла к новой переменной.

4) Проинтегрировать и в полученной первообразной вернуться к старой переменной, подставив

Пример 2. Проинтегрировать подходящей заменой переменной.

Решение:

Интегрирование по частям. Некоторые виды интегралов, вычисляемых по частям

Если производные функций и непрерывны, то справедлива формула:

(3)

называемая формулой интегрирования по частям.

В качестве обычно выбирают функцию, которая упрощается при дифференцировании.

Некоторые стандартные случаи функций, интегрируемых по частям, указаны в таблице 1. Там же дается способ выбора множителей и .

Таблица 1

Вид интеграла

Вид интеграла

— многочлен от степени , т. е. , где .

Пример 3. Проинтегрировать по частям.

Решение.

Определенный интеграл, его вычисление и свойства

Определенный интеграл от функции , непрерывной на отрезке , вычисляется по формуле:

(5)

где — первообразная для функции , т. е.

Формула (5) называется формулой Ньютона — Лейбница.

Свойства определенного интеграла:

6) Если для всех , то

7) Если для всех , то

При вычислении определенного интеграла для нахождения первообразной используют те же методы, что и для нахождения неопределенного интеграла, т. е. замену переменной, интегрирование по частям и т. д. Однако есть ряд особенностей. При замене переменной по формуле (1) необходимо в соответствии с заменой менять пределы интегрирования:

(6)

где — обратная к функция.

Формула интегрирования по частям (3) приобретает вид:

(7)

Пример 4. Вычислить определенный интеграл

Решение.

Указания по выполнению практического занятия

Задание 1. Вычислить интегралы.

1)

2)

3)

4)

5)

6)

Задание 2. Проинтегрировать подходящей заменой переменного.

1)

2)

3)

4)

5)

6)

Задание 3. Проинтегрировать по частям.

1)

2)

3)

4)

5)

6)

Задание 4. Вычислить определенный интеграл.

1) 2) 3)

4) 5) 6)