- •4.1. Первообразная. Простейшие способы интегрирования
- •4.1.1. Первообразная функция
- •Определение 4.1.1.
- •Пример 4.1.1
- •Теорема 4.1.1
- •Доказательство
- •Теорема 4.1.2
- •Доказательство
- •Определение
- •Основные свойства неопределённого интеграла
- •4.1.2. Неопределенный интеграл и его свойства
- •4.1.3. Таблица неопределённых интегралов
- •4.1.4. Интегрирование методом замены переменной
- •Пример 4.1.3
- •Пример 4.1.4
- •Пример 4.1.5
- •Пример 4.1.6
- •Пример 4.1.7
- •4.1.5. Интегрирование по частям
- •Интегралы, берущиеся "по частям"
- •Пример 4.1.8
- •Пример 4.1.9
- •Пример 4.1.10
- •4.2. Интегрирование алгебраических дробей
- •4.2.1. Многочлен в комплексной плоскости. Разложение многочлена с вещественными коэффициентами на множители первой и второй степени
- •Определение 4.2.1
- •Определение 4.2.2
- •Определение 4.2.3
- •Определение 4.2.4
- •Определение 4.2.5
- •Определение 4.2.6
- •Теорема Гаусса (основная теорема алгебры)
- •Теорема 4.2.1
- •Определение 4.2.6
- •Следствие из теоремы Гаусса
- •Теорема 4.2.2
- •Задача 4.2.1
- •Решение
- •4.2.2. Интегрирование простейших рациональных дробей
- •Определение
- •Пример 4.2.1
- •4.2.3. Интегрирование рациональных дробей
- •Пример 4.2.2
- •Тема 4.3. Подстановки, применяемые при интегрировании
- •4.3.1. Интегрирование некоторых иррациональных выражений
- •Пример 4.3.1
- •Пример 4.3.2
- •Пример 4.3.3
- •4.3.2. Интегрирование некоторых классов тригонометрических функций
- •Пример 4.3.5
- •Пример 4.3.6
- •Пример 4.3.7
- •Пример 4.3.8
- •4.4. Определенные интегралы и их приложения
- •4.4.1. Понятие определенного интеграла
- •Определение 4.4.1
- •Геометрический смысл определенного интеграла
- •4.4.3. Интеграл с переменным верхним пределом. Формула Ньютона – Лейбница
- •Теорема 4.4.1. (теорема Барроу)
- •Доказательство
- •Теорема 4.4.2 (Праввило Ньютона – Лейбница)
- •Доказательство
- •Пример 4.4.1
- •4.4.4. Замена переменной в определенном интеграле
- •Теорема 4.4.3
- •Доказательство
- •Пример 4.4.2
- •Теорема 4.4.4
- •Теорема 4.4.5
- •4.4.5. Интегрирование по частям в определенном интеграле
- •Пример 4.4.3
- •4.4.6. Геометрические приложения определенного интеграла
- •Вычисление площадей в декартовых координатах
- •Пример 4.4.4
- •Решение
- •Пример 4.4.5
- •Решение
- •Вычисление площадей, если линии заданы параметрически
- •Площадь сектора в полярных координатах
- •Пример 4.4.6
- •Вычисление объема тела по площадям параллельных сечений
- •Объем тела вращения
- •Пример 4.4.7
- •Решение
- •Длина дуги в декартовых координатах
- •Длина дуги кривой, заданной параметрически
- •Длина дуги кривой в полярных координатах
- •Пример 4.4.7
- •Решение
- •Площадь поверхности тела вращения
- •Пример 4.4.8
- •Решение
- •Приложение определенного интеграла к решению физических и механических задач
- •Пример 4.4.9
- •Решение
- •Теорема 1 (Признак сравнения)
- •Пример 4.5.2
- •Решение
- •Теорема 4.5.2
- •Пример 4.5.3
- •Решение
- •Теорема 4.5.4 (Предельный признак сравнения)
- •Пример 4.5.4
- •Пример 4.5.5
- •Несобственный интеграл от разрывной функции
- •Пример 4.5.6
- •Теорема 4.5.5. (Признак сравнения)
- •Теорема 4.5.6
- •Теорема 4.5.7
- •Пример 4.5.7
- •4.5. Несобственные интегралы
- •Несобственный интеграл с бесконечным пределом интегрирования
- •Пример 4.5.1
- •Решение
|
|
|
|
t5 |
|
t3 |
|
|
|
2 |
31 |
|
7 |
|
11 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
= 2 |
|
|
− |
|
|
|
|
|
= 2 |
− |
|
= 7 |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
5 |
|
|
3 |
|
|
|
|
5 |
|
3 |
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||||||
Теорема 4.4.4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Если f (x) – четная функция, т.е. |
f (−x) = f (x) , то |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∫ f (x)dx = 2∫ f (x)dx . |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
−a |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
a |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
Действительно, ∫ f (x)dx = ∫ f ( |
)d |
+ ∫ f (х)dх. Сделаем подстановку в первом интеграле |
|||||||||||||||
|
|
|
−a |
−a |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
x = −t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
x = −a t = a |
|
. Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x = 0 t = 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 0 0 а а
∫ f ( )d = −∫ f (−t)dt = −∫ f (t)dt = ∫ f (t)dt = t = x = ∫ f (x)dx .
−a |
а |
а |
0 |
0 |
|
a |
a |
a |
a |
Следовательно, |
∫ |
f (t)dt = ∫ f (x)dx + ∫ f (x)dx = 2∫ f (x)dx . |
||
|
−а |
0 |
0 |
0 |
Теорема 4.4.5
Если f (x) – нечетная функция, т.е. f (−x) = − f (x) , то
|
|
a |
|
|
|
∫ f (x)dx = 0 . |
|
|
|
−a |
|
a |
0 |
a |
|
Действительно, ∫ f (x)dx |
= ∫ f (x)dx + ∫ f (x)dx = |
||
−a |
−a |
0 |
|
(подстановка в первом интеграле) |
|
|
|
0 |
a |
0 |
a |
= −∫ f (−t)dt + ∫ f (t)dt = ∫ f (t)dt + ∫ |
|||
a |
0 |
a |
0 |
x= −t
x= −a t = a
x= 0 t = 0
a
f (t)dt = ∫ f (t)dt = 0 .
a
4.4.5. Интегрирование по частям в определенном интеграле |
|
|
|||||||||||
Пусть u(х) и v(х) – дифференцируемые функции. Тогда (u v) |
′ |
′ |
′ |
. Интегрируя |
|||||||||
|
= u v +uv |
|
|||||||||||
обе части тождества в пределах от a до b , получим: |
|
|
|
|
|
|
|||||||
b |
′ |
b |
|
|
b |
b |
b |
|
|
|
|
||
|
′ |
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
∫(u v) |
dx = ∫u vdx + ∫uv dx = ∫vdu + ∫udv , |
|
|
|
|||||||||
a |
|
a |
|
|
a |
a |
a |
|
|
|
|
||
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
так как ∫(uv)′dx = uv +C , то ∫(uv)′dx = |
(uv) |
|
ba . Получили формулу, |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
∫udv = uv |
|
ba − ∫vdu , |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
a |
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
которая называется формулой интегрирования по частям.
25
