Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Контрольная работа №2 по высшей математике.pdf
Скачиваний:
85
Добавлен:
01.03.2016
Размер:
721 Кб
Скачать
☆

∫(2x + 7)sin xdx =

 

u = 2x + 7,

′

 

 

 

 

du = (2x + 7) dx = 2dx

=

 

 

dv = sin xdx,

v = ∫sin xdx = −cos x

 

=−(2x + 7) cos x − ∫(−cos x) 2dx = −(2x + 7) cos x + 2∫cos xdx =

=−(2x + 7) cos x + 2sin x +C.

Пример 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln(3x −6)dx =

u = ln(3x −6),

 

du =

 

 

= xln(3x

−6) −

 

 

3x

dx =

 

 

 

 

3x −6

 

 

 

 

∫

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫3x −6

 

 

 

 

 

 

 

 

dv = dx,

 

v = x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∫(1 +

2

)dx =xln(3x −

6) −

∫

x

dx = xln(3x −6)

− ∫(x − 2) + 2 dx =

 

x − 2

x − 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x − 2

 

 

 

 

 

 

 

∫

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

∫

d

(x − 2)

 

 

 

 

= xln(3x −6)

−

1

+

 

 

dx

= xln(3x −6)

− x − 2

 

 

 

= xln(3x −6)

−

x

− 2

 

x − 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−x −2ln(x − 2) +C, так как x − 2 > 0.

Занятие 8. Определенный интеграл. Формула Ньютона-Лейбница. Вычисление площадей плоских фигур.

Теоретические сведения.

Пусть функция определена на отрезке [a,b]. Разобьем

произвольным образом этот отрезок на n частичных отрезков [xi−1, xi ] точками a = x0 < x1 < x2 < < xn = b. На каждом из отрезков

выберем произвольную точку ξi : xi−1 ≤ξi ≤ xi ,i =1, n и составим так называемую интегральную сумму функции f (x) на отрезке [a,b]:

 

 

n

 

 

 

 

 

 

σn = ∑ f (ξi ) xi , где xi = xi

− xi−1.

 

 

 

i=1

 

 

 

 

Определение.

Определенным интегралом функции f (x) в

пределах от

x = a

до x = b

называется

предел

интегральной

суммы

 

 

b

 

 

 

 

 

n

 

 

 

lim σn = lim ∑ f (ξi )

xi = ∫ f (x)dx

u

max

xi → 0.

n→∞

n→∞ i=1

a

 

 

 

46

Если f (x) непрерывна на отрезке [a,b], то этот предел всегда

существует независимо от разбиения отрезка на частичные отрезки длиной xi и выбора на них точек ξi.

Таким образом, функция, непрерывная на отрезке,

интегрируема на нем.

 

Основные свойства определенного интеграла

 

b

 

a

 

 

 

 

 

 

1.∫ f (x)dx = −∫ f (x)dx,

 

 

 

 

 

 

a

 

b

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

2.∫ f (x)dx = 0,

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

c

b

 

 

 

 

 

3.∫ f (x)dx = ∫ f (x)dx + ∫ f (x)dx,

 

 

 

 

a

 

a

c

 

 

 

 

 

b

 

b

 

b

 

 

 

 

4.∫( f1(x) ± f2 (x))dx =∫ f1(x)dx ± ∫ f2 (x)dx,

 

 

 

a

 

a

 

a

 

 

 

 

b

 

b

 

 

 

 

 

 

5.∫cf (x)dx = c∫ f (x)dx, c = const.

 

 

 

 

a

 

a

( f (x) ≤ 0)

 

отрезке [a,b],

 

6.

Если

f (x) ≥ 0

на

то

b

b

 

 

 

 

 

 

 

∫ f (x)dx ≥ 0 (∫ f (x)dx ≤ 0).

 

 

 

 

 

 

a

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

b

 

7. Если f (x) ≥ϕ(x) x [a,b]

a < b, то ∫ f (x)dx ≥ ∫ϕ(x)dx.

 

 

 

 

 

 

a

 

a

 

8. Если подынтегральная функция интегрируема на отрезке

[a,b] и для этого отрезка справедливо неравенство m ≤ f (x) ≤ M ,

 

b

 

 

 

 

 

 

 

то m(b − a) ≤ ∫ f (x)dx ≤ M (b − a) ,

где

m и

M -

наименьшее

и

 

a

 

 

 

f (x)

 

отрезке [a,b],

наибольшее

значения

функции

на

соответственно.

9. Теорема о среднем. Если подынтегральная функция непрерывна на отрезке [a,b], то существует такая точка c (а,b) ,

что справедливо равенство

47

b

∫ f (x)dx = f (c)(b − a).

a

 

 

x

 

10. Если f (x) непрерывна и

Φ(x) = ∫ f (t)dt,

то справедливо

′

 

a

 

то есть

производная

определенного

равенство Φ (x) = f (x),

интеграла по переменному верхнему пределу x равна подынтегральной функции при том же значении x .

Геометрический смысл определенного интеграла. Если

f (x) ≥ 0

x [a,b], то определенный интеграл вычисляет площадь

криволинейной

трапеции,

ограниченной

 

линиями

y = f (x),

y = 0, x = a, x = b. И эта площадь равна

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

S = ∫ f (x)dx .

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

Правила вычисления определенного интеграла.

 

1. Формула Ньютона - Лейбница. Если f (x) непрерывна на

отрезке [a,b] и F(x) - какая - либо первообразная функции

f (x)

на этом отрезке, то справедлива формула

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

∫ f (x)dx = F(x)

ba = F(b) − F(a)

- формула

Ньютона

–

a

 

 

 

 

 

 

 

Лейбница.

 

 

 

 

 

2.Замена переменной в определенном интеграле. Пусть

функция

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

x =ϕ(t)

дифференцируема

на отрезке

[α, β], причем

для

любого

t [α, β] : ϕ(t) [a,b], ϕ(α) = a, ϕ(β) = b, то

 

 

 

b

β

 

 

 

 

 

∫ f (x)dx = ∫ f (ϕ(t))ϕ′(t)dt - формула замены переменной.

a

α

3. Интегрирование по частям. Пусть функции u = u(x),v = v(x)

дифференцируемы на отрезке [a,b], тогда справедлива формула

b

∫u(x)dv(x) = u(x)v(x)

a

b

ba − ∫v(x)du(x).

a

48

Аудиторные задания.

Вычислить определенные интегралы

2

 

 

2

 

2

 

 

e2

ln x

 

1

3x

 

8

1.∫

 

2x

 

+

 

 

dx,

2. ∫

 

dx,

3.∫e

 

dx,

4.∫x x +1dx,

 

x

4

x

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

0

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

2

3

 

dx

 

 

 

 

 

5.∫xsin xdx,

 

6. ∫

 

 

.

 

 

 

 

 

 

x2 + 4

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Вычислить площадь фигуры, ограниченной заданными линиями:

a) y = 4 − x2 , y = 0; b) xy = 6, x + y −7 = 0.

Индивидуальные задания.

1-2. Вычислить определенные интегралы.

3. Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями.

Вариант 1.

1.∫(3x2 − 56 )dx, 2.∫

 

 

dx

 

, 3. y2 =1 − x, x = −3.

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

x

 

 

 

1 x

1 −ln2 x

 

 

 

 

Вариант 2.

1.∫(4

 

x + 6x2 )dx,

2.∫(x +1) cos xdx, 3. y = 6x − x2 , y = 0.

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант 3.

1.∫

dx

,

 

2.∫(x + 2)sin x dx,

3. y =3 −2x − x2 , y = 0.

 

16

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

x +9

0

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

3

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.∫

3x

 

(1

+

 

)dx,

2 ∫

 

 

 

,

3. y = x

 

, y

= 2 − x

.

 

 

6x5

sin2 x

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примеры.

 

Решение типового варианта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Вычислить определенные интегралы.

 

 

 

 

8

8

1

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a) ∫( 3 x −1)dx = ∫

(x3 −1)dx = ( 3 x3 − x)

 

18 = (

3 24 −8) −( 3 −1) =

 

1

1

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=12 −8 −0.75 +1 = 4, 25.

49