nazywamy odpowiednio dolną oraz górną sumą Darboux funkcji f w przedziale [a, b] wyznaczoną przez podział P.
|
|
- Piotr Mróz
- 5 lat temu
- Przeglądów:
Transkrypt
1 Rozdził 10 Cłk Drboux 10.1 Doln i górn sum Drboux Definicj podziłu. Niech, b R, < b. Kżdy skończony ciąg P postci (10.1) P = (x 0,..., x n ), gdzie n N, = x 0 < x 1 <... < x n 1 < x n = b. nzywmy podziłem przedziłu [, b]. Wyrzy x i, i = 0,..., n, podziłu P nzywmy punktmi podziłu P. Dl podziłu P postci (10.1) określmy ciąg x i = x i x i 1, i = 1,..., n. Liczbę δ(p) = mx{ x i : i = 1,..., n} nzywmy średnicą podziłu P. Definicj dolnej i górnej sumy Drboux. Niech f będzie ogrniczoną funkcją rzeczywistą określoną n przedzile [, b]. Niech P będzie podziłem przedziłu [, b] postci (10.1). Połóżmy m i = inf f([x i 1, x i ]), M i = sup f([x i 1, x i ]), i = 1,..., n. Liczby L(P, f) = m i x i orz U(P, f) = M i x i nzywmy odpowiednio dolną orz górną sumą Drboux funkcji f w przedzile [, b] wyznczoną przez podził P. Uwg Niech f będzie ogrniczoną funkcją rzeczywistą określoną n przedzile [, b]. Niech m = inf f([, b]), M = sup f([, b]). Wówczs m, M R orz dl kżdego podziłu P przedziłu [, b] postci (10.1) mmy m m i = inf f([x i 1, x i ]) sup f([x i 1, x i ]) = M i M, i = 1,..., n Ztem L(P, f) orz U(P, f) są liczbmi rzeczywistymi orz m(b ) L(P, f) U(P, f) M(b ). 229
2 230 ROZDZIAŁ 10. CAŁKA DARBOUX Uwg Z definicji dolnej i górnej sumy Drboux dostjemy, że jeśli f, g są funkcjmi ogrniczonymi w przedzile [, b] tkimi, że f(x) g(x) dl x [, b], to dl kżdego podziłu P przedziłu [, b] mmy L(P, f) L(P, g) orz U(P, f) U(P, g). Włsność Niech f będzie ogrniczoną funkcją rzeczywistą określoną n przedzile [, b]. Wówczs dl kżdego podziłu P = (x 0,..., x n ) przedziłu [, b] mmy (10.2) L(P, f) = inf X, U(P, f) = sup X, gdzie X = { n f(t i )(x i x i 1 ) : t i [x i 1, x i ], i = 1,..., n}. Dowód. Z definicji dolnej sumy Drboux mmy, że L(P, f) jest ogrniczeniem dolnym zbioru X. Weźmy dowolne ε > 0 i niech η = ε. Z definicji kresu dolnego mmy, że dl b kżdego i {1,..., n} istnieje t i [x i 1, x i ], że f(t i ) < inf f([x i 1, x i ]) + η. Oznczjąc c = n f(t i )(x i x i 1 ), mmy, że c X. Poniewż η n (x i x i 1 ) = η(b ) = ε, więc c < (inf f([x i 1, x i ]) + η)(x i x i 1 ) = L(P, f) + η (x i x i 1 ) = L(P, f) + ε. Resumując L(P, f) = inf X. To dje pierwszą część (10.2). Drugą część (10.2) pokzujemy nlogicznie jk pierwszą. Definicj zgęszczeni podziłu. Niech P, P będą podziłmi przedziłu [, b]. Mówimy, że podził P jest zgęszczeniem podziłu P, gdy kżdy punkt podziłu P jest punktem podziłu P. Jeśli podził P jest zgęszczeniem podziłów P 1,..., P j przedziłu [, b], to mówimy, że P jest wspólnym zgęszczeniem podziłów P 1,..., P j. Uwg Jeśli P 1,..., P j są podziłmi przedziłu [, b], to istnieje podził P który jest wspólnym zgęszczeniem podziłów P 1,..., P j. ( 1 ). Indukcyjnie, łtwo dowodzimy Lemt Jeśli podził P jest zgęszczeniem podziłu P przedziłu [, b] orz P P, to istnieje skończony ciąg podziłów P k, k = 0,..., m, przedziłu [, b], że () P 0 = P, P m = P, (b) podził P k+1 jest zgęszczeniem podziłu P k dl k = 0,..., m 1, (c) podził P k+1 m tylko jeden punkt podziłu więcej od podziłu P k dl k = 0,..., m 1. 1 Istotnie, indukcyjnie łtwo pokzujemy, że kżdy skończony podzbiór zbioru liczb rzeczywistych jest zbiorem wrtości pewnego ciągu rosnącego. Ztem kżdy skończony podzbiór X = {x 0,..., x n } [, b] tki, że x 0 =, x n = b wyzncz podził przedziłu [, b], którego zbiorem punktów podziłu jest zbiór X. Sum wszystkie punktów podziłów P 1,..., P j jest zbiorem skończonym, więc jest to zbiór wrtości pewnego podziłu P.
3 10.1. DOLNA I GÓRNA SUMA DARBOUX 231 Dowód. Dl podziłu P = (x 0,..., x n ) przedziłu [, b], oznczmy P = n + 1. Zstosujemy indukcję względem m = P P. Dl m = 1, wystrczy położyć P 0 = P orz P 1 = P. Złóżmy, że tez zchodzi dl m N. Niech P będzie zgęszczeniem podziłu P = ( 0,..., j ) tkim, że P P = m + 1. Wówczs biorąc dowolny punkt x podziłu P, który nie jest punktem podziłu P, istnieje i {0,..., j 1}, że i < x < i+1. Ztem P = ( 0,..., i, x, i+1,..., j ) jest podziłem przedziłu [, b] tkim, że P P = m. Z złożeni indukcyjnego, istnieje więc ciąg podziłów P 0,..., P m, że P 0 = P, P n = P orz P k+1 = P k +1 dl k = 0,..., m 1. W konsekwencji ciąg P, P 0,..., P m jest szuknym ciągiem podziłów spełnijącym (), (b), (c). Indukcj kończy dowód. Włsność Niech f będzie ogrniczoną funkcją rzeczywistą określoną n przedzile [, b] orz niech m = inf f([, b]), M = sup f([, b]). Jeśli P, P są podziłmi przedziłu [, b], przy czym P jest zgęszczeniem podziłu P, to (10.3) m(b ) L(P, f) L(P, f) U(P, f) U(P, f) M(b ). W szczególności dl dowolnych podziłów P 1, P 2 przedziłu [, b] mmy L(P 1, f) U(P 2, f). Dowód. W myśl uwgi , wystrczy pokzć, że (10.4) L(P, f) L(P, f) orz U(P, f) U(P, f). Jeśli P = P, to (10.4) jest oczywiste. Złóżmy, że P P. Niech, wobec lemtu , P 0,..., P j, j N, będzie ciągiem podziłów przedziłu [, b] spełnijącym wrunki (), (b), (c) w lemcie Wobec wrunku (), wystrczy pokzć, że (10.5) L(P k, f) L(P k+1, f) orz U(P k+1, f) U(P k, f) dl k = 0,..., j 1. Weźmy dowolne k {0,..., j 1} i niech P k+1 = (x 0,..., x n ). Oznczmy m i = inf f([x i 1, x i ]), M i = sup f([x i 1, x i ]), i = 1,..., n. Z wrunku (c), istnieje i 0 {1,..., n 1}, że P k = (x 0,..., x i0 1, x i0 +1,..., x n ). Oznczjąc m i0 +1 = inf f([x i0 1, x i0 +1]), Mi0 +1 = sup f([x i0 1, x i0 +1]), mmy m i0 +1 m i0, m i0 +1 m i0 +1 orz M i0 +1 M i0, Mi0 +1 M i0 +1, więc (10.6) m i0 +1(x i0 +1 x i0 1) m i0 (x i0 x i0 1) + m i0 +1(x i0 +1 x i0 ) orz (10.7) Mi0 +1(x i0 +1 x i0 1) M i0 (x i0 x i0 1) + M i0 +1(x i0 +1 x i0 ) Z (10.6) i (10.7), redukując odpowiednie wyrzy w sumch Drboux funkcji f wyznczonych przez przedziły P k i P k+1, dostjemy L(P k, f) L(P k+1, f) = m i0 +1(x i0 +1 x i0 1) m i0 (x i0 x i0 1) m i0 +1(x i0 +1 x i0 ) 0, U(P k, f) U(P k+1, f) = M i0 +1(x i0 +1 x i0 1) M i0 (x i0 x i0 1) M i0 +1(x i0 +1 x i0 ) 0. To dje (10.5). Biorąc wspólne zgęszczenie P podziłów P 1, P 2, z (10.5) dostjemy L(P 1, f) U(P 2, f). To kończy dowód.
4 232 ROZDZIAŁ 10. CAŁKA DARBOUX 10.2 Doln i górn cłk Drboux Definicj dolnej i górnej cłki Drboux. Niech f będzie ogrniczoną funkcją rzeczywistą określoną n przedzile [, b]. Oznczmy przez U(f) zbiór wszystkich górnych sum Drboux U(P, f) orz przez L(f) zbiór wszystkich dolnych sum Drboux L(P, f), gdzie P przebieg wszystkie podziły przedziłu [, b]. Liczbę sup L(f) nzywmy dolną cłką Drboux funkcji f w przedzile [, b]. Liczbę inf U(f) nzywmy górną cłką Drboux funkcji f w przedzile [, b]. Dolną i górną cłkę Drboux funkcji f w przedzile [, b] oznczmy odpowiednio f(x)dx, f(x)dx lub fdx, fdx. Włsność Niech f będzie ogrniczoną funkcją rzeczywistą określoną n przedzile [, b]. Wówczs istnieją doln i górn cłk Drboux funkcji f w przedzile [, b]. Jeśli pondto m, M R są tkie, że m f(x) M dl x [, b], to (10.8) m(b ) f(x)dx f(x)dx M(b ). Dowód. Wobec włsności mmy, że dl kżdego podziłu P przedziłu [, b] mmy m(b ) L(P, f) U(P, f) M(b ). Stąd wynik, że m(b ) i M(b ) są odpowiednio ogrniczenimi dolnymi i górnymi zbioru L(f) wszystkich dolnych sum Drboux orz zbioru U(f) wszystkich górnych sum Drboux funkcji f w przedzile [, b]. Poniewż L(f) i U(f) są niepuste, więc ich kresy dolny i górny są liczbmi rzeczywistymi. To dje pierwszą część tezy. Pondto mmy (10.9) m(b ) sup L(f) = f(x)dx, Udowodnimy, że f(x)dx = inf U(f) M(b ). (10.10) f(x)dx f(x)dx. Istotnie, z włsności dl dowolnych podziłów P 1, P podziłu [, b] mmy L(P 1, f) U(P, f). Ztem U(P, f) jest ogrniczeniem górnym zbioru L(f), więc sup L(f) U(P, f). Z dowolności podziłu P przedziłu [, b] mmy, że sup L(f) jest ogrniczeniem dolnym zbioru U(f), więc sup L(f) inf U(f). To dje (10.10). Z (10.10) i (10.9) dostjemy (10.8), co kończy dowód.
5 10.2. DOLNA I GÓRNA CAŁKA DARBOUX 233 Uwg Wprost z definicji orz włsności dostjemy, że dl kżdej funkcji stłej w przedzile [, b], doln i górn cłk Drboux w tym przedzile są równe. Pondto, jeśli c R orz f(x) = c dl x [, b], to c f(x) c dl x [, b], więc z (10.8) dostjemy f(x)dx = f(x)dx = c(b ). Uwg Istnieją funkcje ogrniczone w przedzile domkniętym, których doln i górn cłk Drboux są różne. Istotnie, rozwżmy funkcję Dirichlet f : R R określoną wzormi f(x) = 0 dl x Q orz f(x) = 1 dl x R \ Q. Jest to funkcj ogrniczon, jednk dl dowolnego przedziłu [, b] i jego podziłu P mmy L(P, f) = 0 orz U(P, f) = b. Ztem f(x)dx = 0 < (b ) = f(x)dx. Podmy wrunki równowżne n to by dn liczb był dolną (odpowiednio górną) cłką Drboux funkcji n przedzile domkniętym. Zcznijmy od dwóch lemtów. Lemt Niech f będzie ogrniczoną funkcją rzeczywistą określoną n przedzile [, b] orz niech M > 0 będzie liczbą tką, że f(x) < M dl x [, b]. Jeśli P jest zgęszczeniem podziłu P przedziłu [, b] tkim, że P m o k punktów podziłu więcej od P, to (10.11) L(P, f) L(P, f) 3kMδ(P) orz U(P, f) U(P, f) + 3kMδ(P). Dowód. Jeśli k = 0, to tez jest oczywist. Rozwżmy przypdek k = 1. Niech P = (x 0,..., x n ). Z złożeni, że k = 1 wynik, że istnieje i 0 {1,..., n 1} tkie, że P = (x 0,..., x i0 1, x i0 +1,..., x n ). Wówczs, z wyboru liczby M, mmy L(P, f) L(P, f) = (x i0 x i0 1) inf f([x i0 1, x i0 ] + (x i0 +1 x i0 ) inf f([x i0, x i0 +1] (x i0 +1 x i0 1) inf f([x i0 1, x i0 +1] 3Mδ(P). To dje pierwszą część (10.11) dl k = 1. Drugą cząść dowodzimy nlogicznie. Stosując terz lemt , łtwo indukcyjnie dostjemy tezę. Lemt Niech f będzie ogrniczoną funkcją rzeczywistą określoną n przedzile [, b]. Wówczs () Dl kżdego ε > 0 istnieje K > 0, że dl kżdego podziłu P przedziłu [, b] zchodzi (10.12) ε Kδ(P)+ f(x)dx L(P, f) f(x)dx. (b) Dl kżdego ε > 0 istnieje K > 0, że dl kżdego podziłu P przedziłu [, b] zchodzi (10.13) f(x)dx U(P, f) ε + Kδ(P)+ f(x)dx.
6 234 ROZDZIAŁ 10. CAŁKA DARBOUX Dowód. Udowodnimy (). Niech B = f(x)dx. Nierówność L(P, f) B wynik z definicji dolnej cłki Drboux funkcji f w przedzile [, b]. Pokżemy pierwszą nierówność w (10.12). Poniewż f jest funkcją ogrniczoną w przedzile [, b], więc istnieje M > 0, że (10.14) f(x) < M dl kżdego x [, b]. Weźmy dowolne ε > 0. Z () i określeni dolnej cłki Drboux wynik, że istnieje podził P 1 = (x 0,..., x k ) przedziłu [, b] tki, że (10.15) B ε < L(P 1, f). Weźmy dowolny podził P przedziłu [, b]. Niech P będzie wspólnym zgęszczeniem podziłów P i P 1, którego zbiorem punktów podziłu jest sum zbiorów punktów podziłu P i P 1. Wtedy z (10.15) i włsności i mmy (10.16) B ε < L(P, f). Poniewż podził P m co njwyżej k punktów podziłu więcej od podziłu P, więc z (10.14) i lemtu dostjemy (10.17) L(P, f) L(P, f) 3kMδ(P). Biorąc K = 3kM, z (10.16) i (10.17) wynik pierwszą nierówność w (10.12). To dje (). Część (b) dowodzimy nlogicznie jk część (). Twierdzenie Niech f będzie ogrniczoną funkcją rzeczywistą określoną n przedzile [, b] orz niech A R. Wówczs nstępujące wrunki są równowżne: () b f(x)dx = A. (b) Dl kżdego ciągu (P n ) n=1 podziłów przedziłu [, b] tkiego, że lim δ(p n ) = 0, n zchodzi lim L(P n, f) = A. n (c) Istnieje ciąg (P n ) n=1 podziłów przedziłu [, b] tki, że lim δ(p n ) = 0 orz n lim L(P n, f) = A. n Dowód. Udowodnimy implikcję () (b). Weźmy dowolny ciąg (P n ) n=1 podziłów przedziłu [, b] tki, że n lim δ(p n ) = 0. Weźmy dowolne ε > 0. Z () i z lemtu () wynik, że istnieje stł K R, że (10.18) A ε 2 Kδ(P n) L(P n, f) A dl n N. Poniewż lim n δ(p n ) = 0, więc istnieje N N, że dl n > N mmy Kδ(P n ) < ε 2. Stąd i z (10.18) wynik, że A ε < L(P n, f) A dl n > N. To, wobec dowolności ε > 0 dje, że lim n L(P n, f) = A, czyli mmy (b). Implikcj (b) (c) wynik z fktu, że istnieją ciągi podziłów (P n ) n=1 przedziłu [, b] tkie, że lim n δ(p n ) = 0.
7 10.2. DOLNA I GÓRNA CAŁKA DARBOUX 235 Udowodnimy implikcję (c) (). Niech (P n ) n=1 będzie ciągiem podziłów przedziłu [, b] tkim, że n lim δ(p n ) = 0 orz n lim L(P n, f) = A. Niech B = f(x)dx. Weźmy dowolne ε > 0. Z lemtu () wynik, że istnieje stł K R, że (10.19) B ε 2 Kδ(P n) L(P n, f) B dl n N. Poniewż n lim δ(p n ) = 0, więc istnieje N N, że dl n > N mmy Kδ(P n ) < ε. Stąd i z 2 (10.19) wynik, że B ε < L(P n, f) B dl n > N. Przechodząc terz do grnicy przy n dostjemy B ε A B. To, wobec dowolności ε > 0 dje, że B = A, czyli mmy (). Anlogicznie jk twierdzenie dowodzimy Twierdzenie Niech f będzie ogrniczoną funkcją rzeczywistą określoną n przedzile [, b] orz niech A R. Wówczs nstępujące wrunki są równowżne: () f(x)dx = A. (b) Dl kżdego ciągu (P n ) n=1 podziłów przedziłu [, b] tkiego, że n lim δ(p n ) = 0, zchodzi lim n U(P n, f) = A. (c) Istnieje ciąg (P n ) n=1 lim U(P n, f) = A. n Z twierdzeń , wynik podziłów przedziłu [, b] tki, że lim n δ(p n ) = 0 orz Twierdzenie Niech f, g będą ogrniczonymi funkcjmi rzeczywistymi określonymi n przedzile [, b] orz c R, c 0. Wówczs () Jeśli f(x) g(x) dl x [, b], to (b) (c) (d) fdx gdx orz fdx gdx. fdx+ gdx (f + g)dx (f + g)dx fdx+ gdx. cfdx = c fdx orz cfdx = c cfdx = c orz cfdx = c fdx, gdy c > 0 fdx, gdy c < 0. Dowód. Część () wynik ntychmist z definicji dolnej i górnej cłki Drboux, bowiem z złożeni, że f(x) g(x) dl x [, b], dostjemy że dl kżdego podziłu P przedziłu [, b] zchodzi L(P, f) L(P, g) orz U(P, f) U(P, g). Niech P = (x 0,..., x k ) będzie podziłem przedziłu [, b]. Znim przejdziemy do dowodów dlszych części twierdzeni, udowodnimy trzy pomocnicze włsności: (i) L(P, f) + L(P, g) L(P, f + g) U(P, f + g) U(P, f) + U(P, g). (ii) L(P, cf) = cl(p, f) orz U(P, cf) = cu(p, f), gdy c > 0. (iii) L(P, cf) = cu(p, f) orz U(P, cf) = cl(p, f), gdy c < 0.
8 236 ROZDZIAŁ 10. CAŁKA DARBOUX Istotnie, liczb inf f([x i 1, x i ]) + inf g([x i 1, x i ]) jest ogrniczeniem dolnym zbioru (f + g)([x i 1, x i ]), więc inf f([x i 1, x i ]) + inf g([x i 1, x i ]) inf(f + g)([x i 1, x i ]) dl i = 1,..., k. Stąd i z definicji dolnej sumy Drboux wynik pierwsz nierówność w (i). Drug nierówność wynik z włsności Trzecią nierówność w (i) dowodzimy nlogicznie jk pierwszą. Z włsności kresów dolnego i górnego zbioru mmy inf cf([x i 1, x i ]) = c inf f([x i 1, x i ]), sup cf([x i 1, x i ]) = c sup f([x i 1, x i ]), gdy c > 0. Stąd dostjemy (ii). Pondto inf cf([x i 1, x i ]) = c sup f([x i 1, x i ]), gdy c < 0. Stąd wynik (iii). Weźmy dowolny ciąg (P n ) n=1 podziłów przedziłu [, b] tki, że lim n δ(p n ) = 0. Z włsności (i) dl kżdego n N mmy L(P n, f) + L(P n, g) L(P n, f + g) U(P n, f + g) U(P n, f) + U(P n, g). Przechodząc więc do grnicy przy n, w myśl twierdzeń , dostjemy (b). Niech c > 0. Z włsności (ii) dl kżdego n N mmy L(P n, cf) = cl(p n, f) orz U(P n, cf) = cu(p n, f), więc przechodząc do grnicy przy n dostjemy (c). Anlogicznie, opierjąc się n włsności (iii), dowodzimy część (d). Twierdzenie Niech f będzie ogrniczoną funkcją rzeczywistą określoną n przedzile [, b] orz niech c R, < c < b. Wówczs c fdx = fdx+ c fdx orz c fdx = fdx+ fdx. c Dowód. Niech (P n) n=1 orz (P b n) n=1 będą ciągmi podziłów odpowiednio przedziłów [, c] orz [c, b] tkimi, że n lim δ(p n) = 0 orz n lim δ(p b n) = 0. Niech P n będzie podziłem przedziłu [, b] utworzonym przez sumę zbiorów punktów podziłu P n orz P b n dl n N. Wtedy lim δ(p n ) = 0 orz z definicji dolnej i górnej sumy Drboux n dostjemy L(P n, f) = L(P n, f) + L(P b n, f), U(P n, f) = U(P n, f) + U(P b n, f). Stąd, przechodząc do grnicy przy n, z twierdzeń , dostjemy tezę.
9 Rozdził 11 Cłk Riemnn 11.1 Cłk Riemnn Definicj cłki Riemnn. Niech f będzie ogrniczoną funkcją rzeczywistą określoną n przedzile [, b]. Mówimy, że funkcj f jest cłkowln w sensie Riemnn w przedzile [, b] lub, że jest cłkowln w przedzile [, b], gdy doln i górn cłk Drboux funkcji f w przedzile [, b] są równe, to znczy f(x)dx = f(x)dx. Zbiór wszystkich funkcji cłkowlnych w sensie Riemnn w przedzile [, b] oznczmy R([, b]). Jeśli f R([, b]), to wspólną wrtość dolnej i górnej cłki Drboux oznczmy fdx lub f(x)dx i nzywmy cłką Riemnn funkcji f w przedzile [, b] lub cłką oznczoną Riemnn funkcji f w przedzile [, b]. Dl uproszczeni zpisu przyjmuje się nstępujące oznczeni Definicj. Jeśli funkcj f jest określon w punkcie, to przyjmujemy fdx = 0. Jeśli f R([, b]), to przyjmujemy b fdx = fdx. Uwg Wprost z definicji orz uwgi dostjemy, że kżd funkcj stł w przedzile [, b] jest cłkowln w sensie Riemnn w tym przedzile. Pondto, jeśli c R orz f(x) = c dl x [, b], to fdx = c(b ). Istnieją funkcje ogrniczone w przedzile domkniętym, które nie są cłkowlne w sensie Riemnn. Przykłdem tkiej funkcji jest funkcj Dirichlet (ptrz uwg ). Z włsności dostjemy ntychmist Włsność Niech f R([, b]) orz niech m = inf f([, b]), M = sup f([, b]). Wówczs (11.1) m(b ) fdx M(b ). 237
10 238 ROZDZIAŁ 11. CAŁKA RIEMANNA Z włsności dolnej i górnej cłki Drboux (twierdzeni , ) dostjemy Twierdzenie Niech f, f 1, f 2 R([, b]), niech g : [, b] R orz niech c R. Wówczs () f 1 + f 2 R([, b]) orz cf R([, b]) i (f 1 + f 2 )dx = f 1 dx + f 2 dx (b) Jeśli f 1 (x) f 2 (x) dl x [, b], to orz cfdx = c fdx. f 1 dx f 2 dx. (c) Jeśli M R jest tkie, że f(x) M dl x [, b], to fdx M(b ). (d) Jeśli < c < b, to f R([, c]) i f R([c, b]) orz fdx = c fdx + c fdx. (e) Jeśli < c < b i g R([, c]) orz g R([c, b]), to g R([, b]). Dowód. Ad. () Z twierdzeni (b) dostjemy (11.2) f 1dx+ f 2dx (f 1 + f 2 )dx (f 1 + f 2 )dx f 1dx+ f 2dx. Z złożeni f 1, f 2 R([, b]), mmy f 1 dx = f 1 dx = f 1 dx orz f 2 dx = f 2 dx = f 2 dx. Ztem (11.2) jest ciągiem równości. To dje pierwszą część (). Drug część () wynik ntychmist z twierdzeni (c)(d). Istotnie dl c = 0 tez jest oczywist. Dl c > 0 mmy Dl c < 0 zś cfdx = c cfdx = c fdx = c fdx = c fdx = cfdx. fdx = c fdx = c fdx = cfdx. Ad. (b) Część (b) wynik ntychmist z twierdzeni ().
11 11.1. CAŁKA RIEMANNA 239 Ad. (c) Poniewż M f(x) M dl x [, b], więc M inf f([, b]) orz sup f([, b]) M. Ztem z włsności dostjemy M(b ) co dje (c). Ad. (d) Z twierdzeni , mmy c f(x)dx = f(x)dx+ Z złożeni f(x)dx = c fdx M(b ), mmy c f(x)dx c f(x)dx orz c f(x)dx c c c f(x)dx f(x)dx+ f(x)dx = f(x)dx. c f(x)dx, więc powyżej zchodzi ciąg równości. Z włsności c f(x)dx = f(x)dx orz c f(x)dx. W konsekwencji, f(x)dx = f(x)dx. c To dje, że f R([, c]), f R([c, b]) i zchodzi (d). Ad. (e) Poniewż g R([, c]) orz g R([c, b]), więc z twierdzeni dostjemy więc g R([, b]). c g(x)dx = g(x)dx+ c c g(x)dx = g(x)dx+ g(x)dx = g(x)dx, c Uwg W nlizie rozwż się również tk zwną cłkę Riemnn-Strieltjes lub krótko cłkę Stieltjes. Jest to uogólnienie cłki Riemnn. Cłkę Stieltjes definiujemy nstępująco: Definicj cłki Stieltjes. Niech α będzie funkcją rosnącą określoną n przedzile [, b]. Dl kżdego podziłu P = (x 0,..., x n ) przedziłu [, b] określmy α i = α(x i ) α(x i 1 ). Dl dowolnej funkcji rzeczywistej f ogrniczonej n przedzile [, b], kłdziemy kolejno m i = inf f([x i 1, x i ]), M i = sup f([x i 1, x i ]), i = 1,..., n. L(P, f, α) = m i α i orz U(P, f, α) = M i α i fdα = inf{u(p, f, α) : P jest podziłem przedziłu [, b]}. fdα = sup{l(p, f, α) : P jest podziłem przedziłu [, b]}. Jeśli fdα = fdα, to tę wspólną wrtość nzywmy cłką Riemnn-Strieltjes lub krótko cłką Stieltjes funkcji f względem funkcji α n przedzile [, b] i oznczmy fdα.
12 240 ROZDZIAŁ 11. CAŁKA RIEMANNA Możn pokzć, że cłk Stieltjes m nlogiczne włsności do twierdzeni orz do twierdzeń z nstępnych punktów: , , , Przy dodtkowych złożenich o funkcji α zchodzą również nlogiczne włsności do pozostłych twierdzeń w nstępnych punktch Wrunki istnieni cłki Riemnn Podmy terz równowżne wrunki cłkowlności funkcji w sensie Riemnn. Z definicji cłki Riemnn i z twierdzeń orz mmy Twierdzenie Niech f będzie ogrniczoną funkcją rzeczywistą określoną n przedzile [, b] orz niech A R. Wówczs nstępujące wrunki są równowżne: () f R([, b]) orz (11.3) f(x)dx = A. (b) Dl kżdego ciągu (P n ) n=1 podziłów przedziłu [, b] tkiego, że lim n δ(p n ) = 0, zchodzi (11.4) lim n L(P n, f) = A orz lim n U(P n, f) = A. (c) Istnieje ciąg (P n ) n=1 podziłów przedziłu [, b] tki, że zchodzi (11.4). Dowód. Wobec definicji cłki Riemnn, (11.3) jest równowżne temu, że f(x)dx = A orz f(x)dx = A. Ztem z twierdzeń , dostjemy implikcje () (b) (c). Z (c) mmy A fdx i fdx A, ztem fdx = A. To dje implikcję (c) (). Twierdzenie Niech f będzie ogrniczoną funkcją rzeczywistą określoną n przedzile [, b]. Wówczs nstępujące wrunki są równowżne: () f R([, b]). (b) dl kżdego ε > 0 istnieje η > 0, że dl kżdego podziłu P przedziłu [, b] tkiego, że δ(p) < η zchodzi (11.5) U(P, f) L(P, f) < ε. (c) dl kżdego ε > 0 istnieje podził P przedziłu [, b] tki, że zchodzi (11.5). Dowód. Udowodnimy implikcję () (b). Przypuśćmy przeciwnie, że istnieje ε 0 > 0 tkie, że dl kżdego η > 0 istnieje podził P przedziłu [, b] o średnicy mniejszej od η,
13 11.2. WARUNKI ISTNIENIA CAŁKI RIEMANNA 241 że zchodzi U(P, f) L(P, f) ε 0. W szczególności dl kżdego n N istnieje podził P n przedziłu [, b] tki, że δ(p n ) < 1 n orz (11.6) U(P n, f) L(P n, f) ε 0. Niech A = fdx. Poniewż lim δ(p n) = 0, więc twierdzeni wynik, że n lim L(P n, f) = A = lim U(P n, f). n n To przeczy (11.6). Otrzymn sprzeczność dje, że przypuszczenie było fłszywe. Implikcj (b) (c) jest oczywist. Udowodnimy implikcję (c) (). Weźmy dowolne ε > 0. Z (c) mmy, że istnieje podził P przedziłu [, b] tki, że zchodzi (11.5). Ztem z definicji dolnej i górnej cłki Drboux mmy 0 f(x)dx f(x)dx U(P, f) L(P, f) < ε. Stąd i z dowolności ε > 0 mmy f(x)dx = f(x)dx, więc f R([, b]). To dje (). Twierdzenie Niech f R([, b]) orz m, M R będą tkie, że m f(x) M dl x [, b], przy czym niech m < M. Niech ϕ będzie funkcją ciągłą w przedzile [m, M] orz niech h(x) = ϕ(f(x)), x [, b]. Wówczs h R([, b]). Dowód. Niech K R będzie tkie, że ϕ(t) < K dl t [m, M]. Weźmy dowolne ε > 0 i niech ε ε = b + 2K. Poniewż ϕ jest funkcją jednostjnie ciągłą, więc istnieje δ > 0 tk, że δ < ε orz dl kżdych t, t [m, M] zchodzi (11.7) t t < δ ϕ(t ) ϕ(t ) < ε. Poniewż f R([, b]), więc istnieje podził P = (x 0,..., x n ) przedziłu [, b] tki, że (11.8) U(P, f) L(P, f) < δ 2. Niech orz niech m i = inf f([x i 1, x i ]), M i = sup f([x i 1, x i ]) m i = inf h([x i 1, x i ]), M i = sup h([x i 1, x i ])
14 242 ROZDZIAŁ 11. CAŁKA RIEMANNA dl i = 1,..., n. Niech A będzie zbiorem tych i {1,..., n} dl których M i m i < δ orz niech B zbiorem tych i {1,..., n}, że M i m i δ. Zuwżmy, że dl i A mmy (11.9) (Mi m i )(x i x i 1 ) ε (b ). i A Istotnie, z definicji M i i m i dostjemy, że dl kżdego η > 0 istnieją x, x [x i 1, x i ] tkie, że h(x ) M i η 2 orz h(x ) m i + η 2. Ztem Poniewż i A, więc M i m i η h(x ) h(x ). f(x ) f(x ) < δ i wobec (11.7), h(x ) h(x ) ε. Stąd dostjemy, że M i m i η ε i wobec dowolności η > 0, że M i m i ε. To dje (11.9). Z (11.8) i określeni zbioru B mmy δ (x i x i 1 ) (M i m i )(x i x i 1 ) U(P, f) L(P, f) < δ 2, i B i B więc i B (x i x i 1 ) < δ. Z wyboru liczby K mmy Mi m i 2K dl i {1,..., n}, więc (Mi m i )(x i x i 1 ) 2K (x i x i 1 ) < 2Kδ < 2Kε. i B i B Stąd i z (11.9) mmy U(P, h) L(P, h) = (Mi m i )(x i x i 1 )+ (Mi m i )(x i x i 1 ) < ε (b +2K) = ε. i A i B To, wobec twierdzeni dje, że h R([, b]) i kończy dowód. Twierdzenie Jeśli f, g R([, b]), to () fg R([, b]), (b) f R([, b]) orz fdx f dx. Dowód. Ad. () Wobec twierdzeni mmy f + g, f g R([, b]). Ztem biorąc funkcję ϕ(t) = t 2, t R, w myśl twierdzeni mmy, że (f + g) 2 = ϕ(f + g) R([, b]) orz (f g) 2 = ϕ(f g) R([, b]). W konsekwencji fg = 1 4 [(f + g)2 (f g) 2 ] R([, b]).
15 11.3. CIĄGŁOŚĆ A CAŁKOWALNOŚĆ 243 Ad. (b) Przyjmując ϕ(t) = t, t R, z twierdzeni dostjemy, że f R([, b]). Niech c { 1, 1} będzie tkie, że c fdx 0. Wtedy, cf(x) f(x) dl x [, b], ztem z twierdzeni ()(b) mmy fdx = c fdx = cfdx f dx. To kończy dowód. Twierdzenie Niech f R([, b]). Jeśli f(x) > 0 dl x [, b], to f(x)dx > 0. Dowód. Poniewż f(x) > 0 dl x [, b], to z twierdzeni (b) dl dowolnych c, d R tkich, że c < d b dostjemy, że d c f(x)dx 0. Przypuśćmy przeciwnie, że f(x)dx 0. Wtedy f(x)dx = 0. Zuwżmy, że (11.10) d c f(x)dx = 0 dl dowolnych c, d R tkich, że c < d b. Istotnie, w przeciwnym rzie dl pewnych c < d b zchodzi d c f(x)dx > 0, więc f(x)dx = c f(x)dx + d c f(x)dx + d f(x)dx > 0, co przeczy przypuszczeniu. Zuwżmy, że istnieje ciąg przedziłów domkniętych (P n ) n=1 tki, że (11.11) [, b] P 1 P 2... orz dl kżdego n N, (11.12) f(x) 1 n dl x P n. Istotnie, f(x)dx = 0, więc z twierdzeni istnieje podził P 1 = (x 0,..., x n ) przedziłu [, b] tki, że U(P 1, f) < b, więc istnieje i, że dl P 1 = [x i 1, x i ] zchodzi (11.12). Wobec (11.10) mmy x i x i 1 f(x)dx = 0, więc podobnie jk wyżej istnieje podził P 2 = (y 0,..., y m ) przedziłu P 1 tki, że U(P 2, f) < 1(x 2 i x i 1 ), więc istnieje przedził P 2 P 1 dl którego zchodzi (11.12). Postępując dlej indukcyjnie dostjemy, że istnieje zpowiedziny ciąg przedziłów (P n ). Poniewż (P n ) jest ciągiem przedziłów domkniętych spełnijącym (11.11), więc istnieje punkt z n=1 P n. Wtedy z [, b] i wobec (11.12), f(z) 0. To przeczy złożeniu Ciągłość cłkowlność Z twierdzeni dostjemy
16 244 ROZDZIAŁ 11. CAŁKA RIEMANNA Twierdzenie Kżd funkcj ciągł w przedzile domkniętym jest cłkowln w sensie Riemnn w tym przedzile. Dowód. Niech f będzie funkcją ciągłą w przedzile [, b]. Wówczs funkcj f jest jednostjnie ciągł w [, b]. Weźmy dowolne ε > 0 i niech η > 0 będzie tkie, że dl kżdych x, x [, b] zchodzi (11.13) x x < η f(x ) f(x ) < ε 2(b ). Niech P = (x 0,..., x n ) będzie podziłem przedziłu [, b] tkim, że δ(p) < η. Oznczjąc M i = sup f([x i 1, x i ]), m i = inf f([x i 1, x i ]) dl i = 1,..., n, z (11.13) dostjemy Ztem M i m i ε 2(b ) dl i = 1,..., n. U(P, f) L(P, f) = (M i m i )(x i x i 1 ) < ε b To, wobec twierdzeni dje tezę. (x i x i 1 ) = ε (b ) = ε. b Uwg Funkcj f(x) = x, x [, b] jest cłkowln w sensie Riemnn. Istotnie, niech P n = (x 0,..., x n ) będzie podziłem przedziłu [, b], postci x i = + i (b ), n i = 0,..., n, n N. Weźmy dowolne ε > 0 i niech δ = ε. Dl n > 1, podził P 2(b ) δ n m średnicę 1 (b ) mniejszą od δ. Pondto, n U(P n, f) L(P n, f) = (x i x i 1 ) 2 < δ (x i x i 1 ) = δ(b ) = ε 2 < ε. Ztem z twierdzeni dostjemy, że f R([, b]). Wobec tego twierdzenie wynik ntychmist z twierdzeni Stosując twierdzenie (c) () łtwo obliczmy, że xdx = b2 2. Istotnie, 2 U(P n, f) = (n + 1)b + (1 n) x i (x i x i 1 ) = (b ) 2n n b Twierdzenie Niech f będzie ogrniczoną funkcją rzeczywistą określoną n przedzile [, b]. Jeśli funkcj f jest ciągł w przedzile [, b], z wyjątkiem co njwyżej skończonej ilości punktów, to f jest cłkowln w sensie Riemnn w tym przedzile. Dowód. Niech Z [, b] będzie zbiorem wszystkich punktów nieciągłości funkcji f w przedzile [, b]. Niech Z {, b} = {ξ 0,..., ξ k }, gdzie = ξ 0 <... < ξ k = b. Poniewż f jest funkcją ogrniczoną w przedzile [, b], więc istnieje stł M > 0, że (11.14) M f(x) M dl x [, b].
17 11.3. CIĄGŁOŚĆ A CAŁKOWALNOŚĆ 245 Weźmy dowolne ε > 0. Niech δ > 0 będzie n tyle młe, że 4M(k + 1)δ < ε orz Oznczmy ξ 0 < ξ 0 + δ < ξ 1 δ < ξ 1 + δ <... < ξ k 1 + δ < ξ k δ < ξ k. x 0 = ξ 0, x 1 = ξ 1 δ,..., x k = ξ k δ orz y 0 = ξ 0 + δ, y 1 = ξ 1 + δ,..., y k = ξ k. Poniewż funkcj f jest ciągł w kżdym przedzile [y i 1, x i ], więc z twierdzeni , xi y i 1 Ztem z twierdzeni mmy (11.15) xi f(x)dx = f(x)dx dl i = 1,..., k. y i 1 k f(x)dx f(x)dx = i=0 Z (11.14) i włsności mmy yi x i f(x)dx yi f(x)dx. x i yi yi M(y i x i ) f(x)dx f(x)dx M(y i x i ) dl i = 0,..., k, x i x i więc yi yi 0 f(x)dx f(x)dx 2M(y i x i ) < 4Mδ. x i x i Stąd i z (11.15) dostjemy 0 f(x)dx f(x)dx 4(k + 1)Mδ < ε. To, wobec dowolności ε dje f(x)dx = f(x)dx, czyli, że f R([, b]). Wniosek Niech f będzie funkcją rzeczywistą określoną n przedzile [, b] tką, że f(x) = 0 dl wszystkich x [, b] z wyjątkiem co njwyżej skończonej ilości punktów. Wówczs f R([, b]) orz f(x)dx = 0. Dowód. Z złożeni mmy, że f jest funkcją ciągłą w [, b] z wyjątkiem skończonej ilości punktów. Ztem z twierdzeni mmy, że f R([, b]). Niech f 1 (x) = mx{0, f(x)} orz f 2 (x) = min{0, f(x)} dl x [, b]. Wówczs z powyższego mmy, że f 1, f 2 R([, b]). Pondto łtwo sprwdzmy, że dl kżdego podziłu P przedziłu [, b] mmy L(P, f 1 ) = 0 orz U(P, f 2 ) = 0. Ztem f 1 dx = f 1 dx = 0 orz f 2 dx = f 2 dx = 0.
18 246 ROZDZIAŁ 11. CAŁKA RIEMANNA Poniewż f = f 1 + f 2, więc z twierdzeni () dostjemy fdx = f 1 dx + f 2 dx = 0. To dje tezę. Wniosek Niech f R([, b]). Jeśli g : [, b] R jest funkcją tką, że f(x) = g(x) dl wszystkich x [, b] z wyjątkiem co njwyżej skończonej ilości punktów, to g R([, b]) orz gdx = fdx. Dowód. Niech h(x) = g(x) f(x), x [, b]. W myśl złożeni mmy, że h(x) = 0 dl wszystkich x [, b] z wyjątkiem co njwyżej skończonej ilości punktów. Ztem z wniosku dostjemy, że h R([, b]) orz hdx = 0. Stąd i z twierdzeni () mmy g = h + f R([, b]) orz gdx = fdx. W świetle wniosku możemy rozszerzyć pojęcie funkcji cłkowlnej w sensie Riemnn w przedzile [, b] n przypdek funkcji określonej w przedzile [, b] z wyjątkiem skończonej ilości punktów. Uogólnienie definicji cłki Riemnn. Niech Z będzie podzbiorem skończonym przedziłu [, b] orz f funkcją określoną n zbiorze [, b] \ Z. Mówimy, że funkcj f jest cłkowln w sensie Riemnn n przedzile [, b], gdy istnieje funkcj g R([, b]) tk, że f [,b]\z = g [,b]\z. Wtedy cłką Riemnn funkcji f w przedzile [, b] nzywmy liczbę gdx i oznczmy fdx Funkcje o whniu skończonym Definicj funkcji o whniu skończonym. Niech f będzie funkcją rzeczywistą określoną n przedzile [, b]. Element V (f,, b) R {+ } określony wzorem { n } V (f,, b) = sup f(x i ) f(x i 1 ) : (x 0,..., x n ) jest podziłem przedziłu [, b] nzywmy whniem funkcji f n przedzile [, b]. Jeśli V (f,, b) < +, to mówimy, że funkcj f m w przedzile [, b] whnie skończone. Twierdzenie (Jordn). Jeśli funkcj f : [, b] R m w przedzile [, b] whnie skończone, to istnieją funkcje rosnące g, h : [, b] R tkie, że f = g h.
19 11.4. FUNKCJE O WAHANIU SKOŃCZONYM 247 Dowód. Niech v : [, b] R będzie funkcją określoną wzormi v(0) = 0 orz v(x) = V (f,, x) dl x (, b]. Z złożeni, że V (f,, b) < + i z określeni v dostjemy łtwo, że 0 v(x) V (f,, b) dl x [, b]. Zuwżmy, że (11.16) f(y) f(x) v(y) v(x) dl kżdych x, y [, b] tkich, że x < y. Istotnie, weźmy dowolne x, y [, b] tkie, że x < y. Jeśli x =, to (11.16) wynik z definicji v(y). Jeśli x >, to dl kżdego podziłu (x 0,..., x n ) przedziłu [, x] mmy f(x i ) f(x i 1 ) + f(y) f(x) v(y), więc z definicji whni funkcji, dostjemy v(x) + f(y) f(x) v(y). To dje (11.16). Połóżmy g(x) = 1 2 [v(x) + f(x)] orz h(x) = 1 [v(x) f(x)] dl x [, b]. 2 Wówczs dl kżdych x, y [, b] tkich, że x < y, z (11.16) dostjemy g(y) g(x) = 1[v(y) v(x) + f(x) f(y)] 1 [v(y) v(x) f(y) f(x) ] 0, 2 2 h(y) h(x) = 1[v(y) v(x) f(x) + f(y)] 1 [v(y) v(x) f(y) f(x) ] To dje, że funkcje g i h są rosnące. Pondto f = g h, co kończy dowód. Monotoniczność funkcji pociąg jej cłkowlność, o czym świdczy Twierdzenie Kżd funkcj monotoniczn w przedzile domkniętym jest cłkowln w sensie Riemnn w tym przedzile. Dowód. Niech f będzie funkcją rosnącą w przedzile [, b]. Weźmy dowolne ε > 0 i niech n N będzie tkie, że (b )(f(b) f()) (11.17) < ε. n Weźmy podził P = (x 0,..., x n ) przedziłu [, b] tki, że x i = + i b, i = 0,..., n. n Poniewż f jest funkcją rosnącą, więc f(x i ) = sup f([x i 1, x i ]) orz f(x i 1 ) = inf f([x i 1, x i ]) dl i = 1,..., n. Stąd i z (11.17) mmy U(P, f) L(P, f) = (f(x i ) f(x i 1 )) b n = b (f(b) f()) < ε. n To, wobec twierdzeni dje tezę w przypdku, gdy f jest funkcją rosnącą. W przypdku, gdy funkcj f jest mlejąc, rozumujemy nlogicznie. Z twierdzeń i dostjemy ntychmist Wniosek Jeśli funkcj f : [, b] R m w przedzile [, b] whnie skończone, to f R([, b]).
20 248 ROZDZIAŁ 11. CAŁKA RIEMANNA 11.5 Cłk jko grnic sum przybliżonych Udowodnimy tutj, że cłkę Riemnn możn określić jko grnicę sum przybliżonych. Zcznijmy od lemtu potrzebnego również w dlszym ciągu wykłdu. Lemt Jeśli f, g R([, b]), to dl kżdego ε > 0 istnieje η > 0 tk, że dl kżdego podziłu P = (x 0,..., x n ) przedziłu [, b] o średnicy mniejszej od η orz kżdego ciągu t i [x i 1, x i ], i = 1,..., n mmy (11.18) fgdx xi f(t i ) gdx x i 1 < ε Dowód. Niech M R, M > 0, będzie tkie, że g(x) M dl x [, b]. Weźmy dowolne ε > 0. Z twierdzeni istnieje η > 0, że dl kżdego podziłu P przedziłu [, b] tkiego, że δ(p) < η zchodzi (11.19) U(P, f) L(P, f) < ε M. Weźmy dowolny podził P = (x 0,..., x n ) przedziłu [, b] tki, że δ(p) < η i niech t i [x i 1, x i ] dl i = 1,..., n. Wówczs więc fgdx = xi x i 1 fgdx = xi f(t i ) gdx+ x i 1 xi x i 1 [f f(t i )]gdx, (11.20) fgdx xi f(t i ) gdx = x i 1 xi x i 1 [f f(t i )]gdx. Oznczjąc mmy m i = inf f([x i 1, x i ]), M i = sup f([x i 1, x i ]) dl i = 1,..., n, f(x) f(t i ) M i m i dl kżdego x [x i 1, x i ], i = 1,..., n. Ztem z twierdzeń , i wzoru (11.19), dostjemy xi x i 1 [f f(t i )]gdx M n xi x i 1 f f(t i ) dx M n (M i m i )(x i x i 1 ) = M[U(P, f) L(P, f)] < ε, co wrz z (11.20) dje (11.18).
21 11.5. CAŁKA JAKO GRANICA SUM PRZYBLIŻONYCH 249 Twierdzenie Niech f będzie ogrniczoną funkcją rzeczywistą określoną n przedzile [, b] i niech A R. Wówczs nstępujące wrunki są równowżne: () f R([, b]) i fdx = A. (b) dl kżdego ε > 0 istnieje η > 0 tk, że dl kżdego podziłu P = (x 0,..., x n ) przedziłu [, b] o średnicy mniejszej od η orz kżdego ciągu punktów t i [x i 1, x i ], i = 1,..., n zchodzi n (11.21) A f(t i )(x i x i 1 ) < ε. Dowód. () (b). Kłdąc g(x) = 1 dl x [, b] i biorąc dowolny podził P = (x 0,..., x n ) przedziłu [, b], dostjemy x i x i 1 gdx = x i x i 1. Ztem lemt dje (b). (b) (). Weźmy dowolne ε > 0. Z (b) dostjemy, że istnieje η > 0 tk, że dl kżdego podziłu P = (x 0,..., x n ) przedziłu [, b] o średnicy mniejszej od η orz kżdego ciągu punktów t i [x i 1, x i ], i = 1,..., n zchodzi więc n A f(t i )(x i x i 1 ) < ε 3, (11.22) A ε n 3 < f(t i )(x i x i 1 ) < A + ε 3. Z włsności mmy orz więc z (11.22), { n } L(P, f) = inf f(t i )(x i x i 1 ) : t i [x i 1, x i ], i = 1,..., n { n } U(P, f) = sup f(t i )(x i x i 1 ) : t i [x i 1, x i ], i = 1,..., n, (11.23) A ε 3 L(P, f) orz U(P, f) A + ε 3. Stąd dostjemy U(P, f) L(P, f) A + ε 3 A + ε 3 < ε. To, wobec twierdzeni dje, że f R([, b]). Uwzględnijąc (11.23) mmy, że dl kżdego ε > 0 istnieje podził P przedziłu [, b] tki, że L(P, f) > A ε orz U(P, f) < A + ε. To dje, że fdx A ε orz fdx A + ε, więc b fdx fdx 2ε.
22 250 ROZDZIAŁ 11. CAŁKA RIEMANNA Stąd i z dowolności ε > 0 (poniewż fdx fdx), dostjemy więc fdx = A. To dje (). Z twierdzeni wynik fdx = fdx = A, Twierdzenie (podstwowe twierdzenie rchunku cłkowego). Jeśli funkcj f m w przedzile [, b] funkcję pierwotną F : [, b] R orz f R([, b]), to fdx = F (b) F (). Dowód. Niech A = fdx. Weźmy dowolne ε > 0. Z twierdzeni () (b), istnieje η > 0 tk, że dl kżdego podziłu P = (x 0,..., x n ) przedziłu [, b] o średnicy mniejszej od η orz kżdego ciągu punktów t i [x i 1, x i ], i = 1,..., n zchodzi n (11.24) A f(t i )(x i x i 1 ) < ε. Niech P = (x 0,..., x n ) będzie podziłem przedziłu [, b] o średnicy mniejszej od η. Poniewż F jest funkcją różniczkowlną i F (x) = f(x) dl x [, b], więc z twierdzeni Lgrnge o wrtości średniej dl kżdego i = 1,..., n istnieje t i [x i 1, x i ], że F (x i ) F (x i 1 ) = f(t i )(x i x i 1 ), więc F (b) F () = (F (x i ) F (x i 1 )) = f(t i )(x i x i 1 ). Ztem z (11.24) wynik, że A (F (b) F ()) < ε. Stąd i z dowolności ε > 0 dostjemy A = F (b) F (). To dje tezę. Uwg Istnieją funkcje cłkowlne w sensie Riemnn nie posidjące funkcji pierwotnej. N przykłd funkcj f(x) = 0 dl x [0, 1], f(x) = 1 dl x (1, 2] jest cłkowln w przedzile [0, 2] jednk nie spełni on włsności Drboux, więc nie m funkcji pierwotnej (ptrz twierdzenie 9.1.9). Możn również pokzć, że istnieją funkcje ogrniczone w przedzile domkniętym, posidjące funkcje pierwotne, które nie są cłkowlne w sensie Riemnn w tym przedzile. Twierdzenie (o cłkowniu przez podstwienie I). Niech ϕ : [α, β] R będzie funkcją, różniczkowlną tką, że ϕ R([α, β]) orz niech ϕ([α, β]) [, b]. Wówczs dl kżdej funkcji f ciągłej w przedzile [, b] mmy f ϕ ϕ R([α, β]) orz (11.25) ϕ(β) ϕ(α) f(t)dt = β α f(ϕ(x))ϕ (x)dx.
23 11.5. CAŁKA JAKO GRANICA SUM PRZYBLIŻONYCH 251 Dowód. Funkcj f ϕ jest ciągł w przedzile [α, β], więc z twierdzeni , mmy f ϕ R([α, β]). Z złożeni ϕ R([α, β]), ztem z twierdzeni , f ϕ ϕ R([α, β]). Funkcj f, jko ciągł w przedzile [, b] m funkcję pierwotną F : [, b] R (ptrz twierdzenie 9.2.4). Wówczs F ϕ : [α, β] R jest funkcją pierwotną funkcji f ϕ ϕ w przedzile [α, β]. Jeśli ϕ(α) < ϕ(β), to z podstwowego twierdzeni rchunku cłkowego mmy ϕ(β) ϕ(α) f(t)dt = F (ϕ(β)) F (ϕ(α)) = Jeśli ϕ(α) = ϕ(β), to zgodnie z definicją, ϕ(β) ϕ(α) f(t)dt = 0 = F (ϕ(β)) F (ϕ(α)) = Jeśli ϕ(α) > ϕ(β), to ϕ(β) ϕ(α) f(t)dt = ϕ(α) ϕ(β) f(t)dt, więc ϕ(β) Resumując mmy tezę. ϕ(α) f(t)dt = ϕ(α) ϕ(β) β α β α f ϕ(x)ϕ (x)dx f ϕ(x)ϕ (x)dx. f(t)dt = [F (ϕ(α)) F (ϕ(β))] = F (ϕ(β)) F (ϕ(α)) = β α f ϕ(x)ϕ (x)dx. Poniżej podjemy ogólniejszą wersję twierdzeni o cłkowniu przez podstwienie, gdzie nie zkłdmy ciągłości funkcji f, jednk wzmcnimy złożenie o funkcji ϕ. Twierdzenie (o cłkowniu przez podstwienie II). Niech ϕ : [α, β] R będzie funkcją rosnącą, różniczkowlną i ϕ R([α, β]) orz niech = ϕ(α), b = ϕ(β), < b. Wówczs dl kżdej funkcji f R([, b]) mmy f ϕ ϕ R([α, β]) orz (11.26) f(t)dt = β α f(ϕ(x))ϕ (x)dx. Dowód. Poniewż f R([, b]), więc istnieje L R, L > 0, że f(t) < L dl t [, b]. Oznczmy A = f(t)dt. Weźmy dowolne ε > 0. Poniewż f R([, b]), więc z twierdzeni () (b) dostjemy, że istnieje η > 0 tk, że dl kżdego ciągu = t 0 t 1... t n = b tkiego, że t i t i 1 < η orz kżdego ciągu ξ 1,..., ξ n tkiego, że t i 1 ξ i t i dl i = 1,..., d zchodzi ( 1 ) n (11.27) A f(ξ i )(t i t i 1 ) < ε 2. Zuwżmy, że istnieje δ > 0 tk, że dl kżdego podziłu P = (x 0,..., x n ) przedziłu [α, β] o średnicy mniejszej od δ orz kżdych ciągów η i, η i [x i 1, x i ], i = 1,..., n mmy (11.28) f(ϕ(η i ))(ϕ ( η i ) ϕ (η i ))(x i x i 1 ) < ε 2. 1 nie piszemy tutj, że (t 0,..., t n ) jest podziłem przedziłu [, b], gdyż dopuszczmy równość t i 1 = t i dl pewnych i {1,..., n}. W tkim przypdku mmy f(ξ i )(t i t i 1 ) = 0, więc możemy stosowć twierdzenie
24 252 ROZDZIAŁ 11. CAŁKA RIEMANNA Istotnie, z złożeni, że ϕ R([α, β]), i z twierdzeni , istnieje δ > 0, że dl kżdego podziłu P przedziłu [α, β] o średnicy mniejszej od δ zchodzi (11.29) U(P, ϕ ) L(P, ϕ ) < ε 2L. Weźmy dowolny podził P = (x 0,..., x n ) przedziłu [α, β] o średnicy mniejszej od δ i niech M i = sup ϕ ([x i 1, x i ]), m i = inf ϕ ([x i 1, x i ]) dl i = 1,..., n. Wtedy dl kżdych η i, η i [x i 1, x i ], mmy więc z (11.29), ϕ ( η i ) ϕ (η i ) M i m i, i = 1,..., n, f(ϕ(η))(ϕ ( η i ) ϕ (η i ))(x i x i 1 ) n f(ϕ(η i )) ϕ ( η i ) ϕ (η i ) (x i x i 1 ) L n (M i m i )(x i x i 1 ) = L[U(P, ϕ ) L(P, ϕ )] < L ε = ε. 2L 2 Zmniejszjąc ewentulnie δ, wobec jednostjnej ciągłości funkcji ϕ możemy złożyć, że dl dowolnych x, x [α, β] zchodzi (11.30) x x < δ ϕ(x ) ϕ(x ) < η. Weźmy dowolny podził P = (x 0,..., x n ) przedziłu [α, β] o średnicy mniejszej od δ i niech η i [x i 1, x i ], i = 1,..., n, będzie dowolnym ciągiem punktów pośrednich. Oznczmy t i = ϕ(x i ) dl i = 0,..., n orz ξ i = ϕ(η i ) dl i = 1,..., n. Z twierdzeni Lgrnge dl kżdego i {1,..., n} istnieje η i [x i 1, x i ], że (11.31) t i t i 1 = ϕ ( η i )(x i x i 1 ). Z złożeni, ϕ jest funkcją rosnącą, więc = t 0 ξ 1 t 1... t n 1 ξ n t n = b, pondto z (11.30) mmy t i t i 1 < η dl i = 1,..., n. Ztem z (11.31), (11.27) i (11.28), A n f(ϕ(η i ))ϕ (η i )(x i x i 1 ) = A n f(ξ i )ϕ (η i )(x i x i 1 ) A n f(ξ i )(t i t i 1 ) + f(ξ i )(t i t i 1 ) n f(ξ i )ϕ (η i )(x i x i 1 ) = A n f(ξ i )(t i t i 1 ) + f(ξ i )ϕ ( η i )(x i x i 1 ) n f(ξ i )ϕ (η i )(x i x i 1 ) < ε + f(ξ 2 i )(ϕ ( η i ) ϕ (η i ))(x i x i 1 ) < ε + ε = ε. 2 2 To, wobec twierdzeni (b) () dje, że f ϕ ϕ R([α, β]) i zchodzi (11.26).
25 11.6. CAŁKOWANIE I RÓŻNICZKOWANIE Cłkownie i różniczkownie Twierdzenie Niech f R([, b]). Wówczs funkcj F : [, b] R określon wzorem (11.32) F (t) = t fdx, t [, b] jest ciągł. Pondto jeśli funkcj f jest ciągł w punkcie x 0 [, b], to funkcj F m pochodną w tym punkcie orz F (x 0 ) = f(x 0 ). Dowód. Wobec twierdzeni (d) mmy, że funkcj F jest poprwnie określon. Poniewż f R([, b]), więc f jest funkcją ogrniczoną w przedzile [, b], czyli istnieje M R, M > 0, tkie że f(x) M dl x [, b]. Weźmy dowolne ε > 0 orz niech δ = ε M. Wówczs dl dowolnych t 1, t 2 [, b], t 1 t 2 tkich, że t 1 t 2 < δ, z twierdzeni (c) mmy t2 F (t 2 ) F (t 1 ) = fdx M(t 2 t 1 ) < Mδ = ε. t 1 To dje jednostjną ciągłość, więc ciągłość funkcji F. Złóżmy terz, że funkcj f jest ciągł w punkcie x 0. Weźmy dowolne ε > 0 i niech δ > 0 będzie tk, że dl x [, b] z wrunku x x 0 < δ wynik f(x) f(x 0 ) < ε. Weźmy dowolne x 1 [, b]. Pokżemy, że F (x 1 ) F (x 0 ) (11.33) 0 < x 1 x 0 < δ f(x 0 ) ε. x 1 x 0 Istotnie, jeśli x 1 < x 0, to z twierdzeni (c), mmy F (x 1) F (x 0 ) 1 x 1 x 0 f(x 0 ) = x0 x 1 x 0 x 1 fdx + 1 = 1 x0 x 1 x 0 x0 x 1 x 0 x 1 f(x 0 )dx x 1 (f f(x 0 ))dx 1 ε x1 x 1 x 0 x 0 = ε. to dje (11.33) w przypdku, gdy x 1 < x 0. Anlogicznie, zmienijąc rolmi x 0 i x 1 dowodzimy (11.33), gdy x 1 > x 0. Z (11.33) dostjemy, że F (x 0 ) = f(x 0 ). Definicj funkcji górnej grnicy cłkowni. Dl funkcji f R([, b]), funkcję określoną wzorem (11.32) nzywmy funkcją górnej grnicy cłkowni. Uwg Niech f R([, b]). Wówczs funkcj F : [, b] R określon wzorem F (t) = t fdx, t [, b] jest ciągł. Pondto jeśli funkcj f jest ciągł w punkcie x 0 [, b], to funkcj F m pochodną w tym punkcie orz F (x 0 ) = f(x 0 ). Istotnie, F (t) = fdx t fdx dl t [, b], więc tez wynik z twierdzeni
26 254 ROZDZIAŁ 11. CAŁKA RIEMANNA Z twierdzeni dostjemy ntychmist inny dowód istnieni funkcji pierwotnej funkcji ciągłej w przedzile domkniętym (por. twierdzenie 9.2.4). Wniosek Jeśli funkcj f jest ciągł w przedzile [, b], to górn grnic cłkowni F : [, b] R, F (t) = t fdx, t [, b], jest funkcją pierwotną funkcji f w przedzile [, b]. Dowód. Istotnie, poniewż f jest funkcją ciągłą w przedzile [, b], więc z twierdzeni , dl kżdego x [, b] mmy F (x) = f(x). Wniosek Niech f R([, b]). Jeśli f(x) 0 dl x [, b] orz istnieje x 0 [, b] tkie, że funkcj f jest ciągł w punkcie x 0 i f(x 0 ) > 0, to fdx > 0. Dowód. Niech F (t) = t fdx, t [, b]. Poniewż f(x) 0 dl x [, b], więc funkcj F jest rosnąc. Istotnie, dl t 1, t 2 [, b], t 1 < t 2 mmy F (t 2 ) F (t 1 ) = t2 t 1 fdx 0(t 2 t 1 ) = 0. Z twierdzeni dostjemy, że F (x 0 ) = f(x 0 ), więc F (x 0 ) > 0, ztem F nie jest funkcją stłą i w konsekwencji fdx = F (b) = F (b) F () > 0. Podmy terz twierdzenie o cłkowniu przez części (por. wniosek ). Twierdzenie (o cłkowniu przez części). Niech f, g R([, b]) orz niech F, G : [, b] R będą funkcjmi określonymi wzormi F (t) = C 1 + t fdx, G(t) = C 2 + t gdx, t [, b], gdzie C 1, C 1 R są dowolnymi stłymi. Wówczs fg, F g R([, b]) orz fgdx = F (b)g(b) F ()G() F gdx. Dowód. Wobec twierdzeni , funkcje F i G są ciągłe w przedzile [, b], więc z twierdzeni wynik, że F, G R([, b]). Stąd, z złożeni, że f, g R([, b]) i z twierdzeni () dostjemy, że fg, F g R([, b]). Weźmy dowolne ε > 0. Niech, wobec lemtu , η > 0 będzie tk, że dl kżdego podziłu P = (x 0,..., x n ) przedziłu [, b] o średnicy mniejszej od η zchodzi fgdx xi G(x i 1 ) fdx x i 1 < ε 2 i F gdx xi F (x i ) gdx x i 1 < ε 2,
27 11.7. TWIERDZENIA O WARTOŚCI ŚREDNIEJ 255 czyli (11.34) fgdx G(x i 1 )[F (x i ) F (x i 1 )] < ε 2, (11.35) F gdx F (x i )[G(x i ) G(x i 1 )] < ε 2. Niech P = (x 0,.., x n ) będzie dowolnym podziłem przedziłu [, b] o średnicy mniejszej od η. Stosując przeksztłcenie Abel dostjemy F (b)g(b) F ()G() = G(x i 1 )[F (x i ) F (x i 1 )]+ F (x i )[G(x i ) G(x i 1 )]. Stąd, z (11.34) i (11.35) dostjemy fgdx + F gdx [F (b)g(b) F ()G()] b fgdx n G(x i 1 )[F (x i ) F (x i 1 )] + F gdx n F (x i )[G(x i ) G(x i 1 )] < ε 2 + ε 2 = ε. To, wobec dowolności ε > 0 dje tezę. Z twierdzeni dostjemy ntychmist szczególną lecz często stosowną w prktyce wersję twierdzeni o cłkowniu przez części ( 2 ). Wniosek (o cłkowniu przez części). Jeśli f, g są funkcjmi różniczkowlnymi w przedzile [, b] orz f, g R([, b]), to f g, fg R([, b]) orz f gdx = f(b)g(b) f()g() 11.7 Twierdzeni o wrtości średniej fg dx. Twierdzenie (o wrtości średniej I). Niech f, g R([, b]) orz g(x) 0 dl x [, b] i niech m = inf f([, b]), M = sup f([, b]). Wówczs istnieje µ R tkie, że (11.36) gfdx = µ gdx, przy czym m µ M. Dowód. Poniewż f, g R([, b]), więc z twierdzeni (), mg, fg, Mg R([, b]). Z złożeni mmy, m f(x) M orz g(x) 0 dl x [, b], więc mg(x) f(x)g(x) Mg(x) dl x [, b]. Stąd i z twierdzeni ()(b), dostjemy m gdx fgdx M gdx. 2 Twierdzenie to możn również wyprowdzić z podstwowego twierdzeni rchunku cłkowego.
28 256 ROZDZIAŁ 11. CAŁKA RIEMANNA Oznczmy A = fgdx, B = gdx. Jeśli B = 0, to z powyższego, A = 0 i biorąc dowolne m µ M dostjemy (11.36). Jeśli B > 0 to biorąc µ = A B, z poprzedniego wynik, że m µ M orz zchodzi (11.36). Wniosek Niech f, g R([, b]) orz g(x) 0 dl x [, b]. Jeśli f jest funkcją ciągłą, to istnieje c (, b) tkie, że (11.37) gfdx = f(c) gdx, w szczególności istnieje c (, b), że (11.38) fdx = f(c)(b ). Dowód. Poniewż (11.38) wynik ntychmist z (11.37) dl g = 1, więc wystrczy udowodnić pierwszą część tezy. Niech m = inf f([, b]), M = sup f([, b]). Wobec twierdzeni istnieje µ R tkie, że zchodzi (11.36). Poniewż f jest funkcją ciągłą, to z włsności Drboux istnieje c [, b], że µ = f(c), więc zchodzi (11.37). Pozostje pokzć, że możn wybrć c tkie, że c i c b. Przypuśćmy przeciwnie, że c {, b} i f(x) f(c) dl x (, b). Wówczs, f(c) {m, M}. Niech A = gdx. Jeśli A = 0, to dowolne c (, b) spełni (11.37). Stąd, z przypuszczeni i złożeni, że g(x) 0 dl x [, b], mmy A > 0. Rozwżmy przypdek, gdy f(c) = m. Przypdek, gdy f(c) = M rozwż się nlogicznie. Poniewż A > 0, to istnieją < x 1 < x 2 < b tkie, że x2 x 1 gdx > 0. Miech m = inf f([x 1, x 2 ]). Poniewż f(x) f(c) dl x (, b), więc f(x) > m dl x [x 1, x 2 ], i wobec ciągłości funkcji f mmy m > m. Uwzględnijąc terz złożenie g(x) 0 dl x [, b], mmy: fgdx = x 1 fgdx + x 2 x 1 > m x 1 gdx + m x 2 x 1 fgdx + x 2 fgdx m x 1 gdx + m x 2 x 1 gdx + m x 2 gdx = m gdx = f(c) gdx + m x 2 gdx gdx, co przeczy (11.37). Otrzymn sprzeczność kończy dowód.
29 11.7. TWIERDZENIA O WARTOŚCI ŚREDNIEJ 257 Twierdzenie (o wrtości średniej II). Niech funkcj g będzie w przedzile [, b] mlejąc orz f R([, b]). Wówczs: () Istnieje c [, b] tkie, że (11.39) c fgdx = g() fdx + g(b) fdx. c (b) Jeśli g(b) 0, to istnieje c [, b] tkie, że (11.40) c fgdx = g() fdx. Dowód. Z twierdzeni mmy, że g R([, b]), z twierdzeni , że fg R([, b]). Udowodnimy njpierw (b). Niech A = fgdx orz F (t) = t fdx, Wobec twierdzeni , funkcj F jest ciągł, więc istnieją t [, b]. m = min F ([, b]) orz M = mx F ([, b]). Pokżemy, że (11.41) mg() A, A Mg(). Istotnie, weźmy dowolne ε > 0. Niech, wobec lemtu , η > 0 będzie tkie że dl kżdego podziłu P = (x 0,..., x n ) przedziłu [, b] o średnicy mniejszej od η, mmy xi (11.42) fgdx g(x i 1 ) fdx x i 1 < ε Weźmy dowolny podził P = (x 0,...x n ) przedziłu [, b] tki, że δ(p) < η. Wówczs xi x i 1 fdx = F (x i ) F (x i 1 ), więc z (11.42) mmy (11.43) A ε < g(x i 1 )[F (x i ) F (x i 1 )] < A + ε Z drugiej strony, stosując przeksztłcenie Abel, i uwzględnijąc, że F (x 0 ) = 0, (11.44) n 1 g(x i 1 )[F (x i ) F (x i 1 )] = F (x i )[g(x i 1 ) g(x i )] + F (x n )g(x n 1 ). Z złożeni, że g jest funkcją mlejącą mmy g(x i 1 ) g(x i ) 0 orz g(x n 1 ) g(b) 0. W konsekwencji (11.44) dje n 1 g(x i 1 )[F (x i ) F (x i 1 )] m[g(x i 1 ) g(x i )] + mg(x n 1 ) = mg(x 0 ) = mg()
30 258 ROZDZIAŁ 11. CAŁKA RIEMANNA orz n 1 g(x i 1 )[F (x i ) F (x i 1 )] M[g(x i 1 ) g(x i )] + Mg(x n 1 ) = Mg(). Z (11.43) wynik, więc mg() < A + ε i A ε < Mg(), z dowolności ε > 0 zś, (11.41). Wobec (11.41) i ciągłości funkcji F, istnieje c [, b], że zchodzi (11.40). To dje (b). Udowodnimy terz (). Funkcj g g(b) jest mlejąc i w punkcie b przyjmuje wrtość zero. Ztem z udowodnionej części (b) wynik, że istnieje c [, b], że c f[g g(b)]dx = [g() g(b)] fdx. W konsekwencji c ( c ) c fgdx = g() fdx + g(b) fdx fdx = g() fdx + g(b) fdx. c To dje () i kończy dowód Zbieżność jednostjn cłkownie Twierdzenie Niech (f n ) n=1 będzie ciągiem funkcji określonych n przedzile [, b]. Jeśli f n R([, b]) dl n N orz ciąg (f n ) n=1 jest jednostjnie zbieżny w [, b] do funkcji f, to f R([, b]) orz (11.45) fdx = lim n f n dx ( 3 ). Dowód. Weźmy dowolne ε > 0. Z jednostjnej zbieżności ciągu (f n ) n=1 do funkcji f w przedzile [, b], istnieje n N tkie, że dl kżdego x [, b], mmy f n (x) f(x) < ε 3(b ), czyli (11.46) f n (x) ε 3(b ) < f(x) < f ε n(x) + 3(b ) dl x [, b]. Poniewż f n R([, b]), więc f n jest funkcją ogrniczoną w przedzile [, b], ztem z (11.46) dostjemy, że funkcj f jest ogrniczon w tym przedzile. Niech, wobec twierdzeni , P będzie podziłem przedziłu [, b] tkim, że (11.47) U(P, f n ) L(P, f n ) < ε 3. 3 inczej ( ) b lim f n dx = lim n n f ndx.
31 11.9. CAŁKOWANIE FUNKCJI O WARTOŚCIACH WEKTOROWYCH 259 Z (11.46) i definicji dolnej i górnej sumy Drboux, dostjemy łtwo L(P, f n ) ε 3 L(P, f) orz U(P, f) U(P, f n) + ε 3 ( 4 ). Stąd i z (11.47) wynik, że U(P, f) L(P, f) U(P, f n ) + ε 3 L(P, f n) + ε 3 < ε. To, wobec dowolności ε > 0 i twierdzeni dje, że f R([, b]). Pokżemy (11.45). Niech M n = sup{ f n (x) f(x) : x [, b]} dl n N. Wobec jednostjnej zbieżności ciągu (f n ) n=1 do funkcji f w [, b], z włsności mmy, że n lim M n = 0. Pondto, z twierdzeni (c), f n dx fdx = (f n f)dx M n(b ). Stąd, poniewż lim M n (b ) = 0, mmy tezę. n Z twierdzeni dostjemy ntychmist Wniosek Niech (f n ) n=1 będzie ciągiem funkcji określonych n przedzile [, b]. Jeśli f n R([, b]) dl n N orz szereg jest jednostjnie zbieżny w [, b] do funkcji f, to f R([, b]) orz (11.48) fdx = n=1 n=1 f n f n dx Cłkownie funkcji o wrtościch wektorowych Definicj. Przez R k oznczmy k-krotny iloczyn krtezjński zbioru R. Dokłdniej jest to zbiór wszystkich k-wyrzowych ciągów liczbowych. Dl punktu x = (x 1,..., x k ) R k, oznczmy x = x x 2 k i nzywmy normą x. Jeśli x, y Rk, to liczbę x y, gdzie x y = (x 1 y 1,..., x k y k ), nzywmy odległością euklidesową punktów x i y. Uwg Funkcj : R k R k R określon wzorem x y jest metryką w R k. Istotnie dl x, y R k mmy x y 0, x y = y x orz x x = 0. Również z wrunku x y = 0 łtwo wynik, że x = y. Nierówność x y x z + z y, gdzie z R k, wynik z nierówności Schwrz ( 5 ). k 4 Istotnie, jeśli P = (x 0,..., x k ), to (11.46) dje, że L(P, f) = k inf f n ([x i 1, x i ])(x i x i 1 ) k inf f([x i 1, x i ])(x i x i 1 ) ε 3(b ) (x i x i 1 ) = L(P, f n ) ε 3. Anlogicznie pokzujemy U(P, f) U(P, f n ) + ε 3. 5 Istotnie, z nierówności Schwrz (twierdzenie 8.8.1) dl = ( 1,..., k ), b = (b 1,..., b k ) mmy + b 2 = k i b i + b b + b 2 = ( + b ) 2, więc + b + b. Oznczjąc terz = x z, b = z y dostjemy x y x z + z y.
Notatki z Analizy Matematycznej 4. Jacek M. Jędrzejewski
Nottki z Anlizy Mtemtycznej 4 Jcek M. Jędrzejewski ROZDZIAŁ 7 Cłk Riemnn 1. Cłk nieoznczon Definicj 7.1. Niech f : (, b) R będzie dowolną funkcją. Jeżeli dl pewnej funkcji F : (, b) R spełnion jest równość
Bardziej szczegółowoCałka Riemanna Dolna i górna suma całkowa Darboux
Doln i górn sum cłkow Drboux π = {x 0,..., x k }, x 0 =, x k = b - podził odcink [, b]; x i = x i x i 1, i = 1, 2,..., k; P = P[, b] - rodzin podziłów odcink [, b]. m i = m i (f, π) := inf x [xi 1,x i
Bardziej szczegółowoRACHUNEK CAŁKOWY. Funkcja F jest funkcją pierwotną funkcji f na przedziale I R, jeżeli. F (x) = f (x), dla każdego x I.
RACHUNEK CAŁKOWY Funkcj F jest funkcją pierwotną funkcji f n przedzile I R, jeżeli F (x) = f (x), dl kżdego x I. Przykłd. Niech f (x) = 2x dl x (, ). Wtedy funkcje F (x) = x 2 + 5, F (x) = x 2 + 5, F (x)
Bardziej szczegółowoAnaliza Matematyczna (część II)
Anliz Mtemtyczn (część II) Krzysztof Trts Witold Bołt n podstwie wykłdów dr. Piotr Brtłomiejczyk 25 kwietni 24 roku 1 Rchunek cłkowy jednej zmiennej. 1.1 Cłk nieoznczon. Definicj 1.1.1 (funkcj pierwotn)
Bardziej szczegółowoVI. Rachunek całkowy. 1. Całka nieoznaczona
VI. Rchunek cłkowy. Cłk nieoznczon Niech F : I R i f : I R będą funkcjmi określonymi n pewnym przedzile I R. Definicj. Funkcję F nzywmy funkcją pierwotną funkcji f n przedzile I, gdy F (x) = f(x) dl x
Bardziej szczegółowoCałka Riemanna. Analiza Matematyczna. Alexander Denisjuk
Anliz Mtemtyczn Cłk Riemnn Alexnder Denisjuk denisjuk@pjwstk.edu.pl Polsko-Jpońsk Wyższ Szkoł Technik Komputerowych zmiejscowy ośrodek dydktyczny w Gdńsku ul. Brzegi 55 80-045 Gdńsk Anliz Mtemtyczn p.
Bardziej szczegółowoAnaliza matematyczna i algebra liniowa Całka oznaczona
Anliz mtemtyczn i lgebr liniow Cłk oznczon Wojciech Kotłowski Instytut Informtyki Politechniki Poznńskiej emil: imię.nzwisko@cs.put.poznn.pl pok. 2 (CW) tel. (61)665-2936 konsultcje: piątek 15:10-16:40
Bardziej szczegółowoCałka oznaczona. Matematyka. Aleksander Denisiuk. Elblaska Uczelnia Humanistyczno-Ekonomiczna ul. Lotnicza Elblag.
Mtemtyk Cłk oznczon Aleksnder Denisiuk denisjuk@euh-e.edu.pl Elblsk Uczelni Humnistyczno-Ekonomiczn ul. Lotnicz 2 82-3 Elblg Mtemtyk p. 1 Cłk oznczon Njnowsz wersj tego dokumentu dostępn jest pod dresem
Bardziej szczegółowo1 Definicja całki oznaczonej
Definicj cłki oznczonej Niech dn będzie funkcj y = g(x) ciągł w przedzile [, b]. Przedził [, b] podzielimy n n podprzedziłów punktmi = x < x < x
Bardziej szczegółowoAnaliza matematyczna v.1.6 egzamin mgr inf niestacj 1. x p. , przy założeniu, że istnieją lim
Anliz mtemtyczn v..6 egzmin mgr inf niestcj Oznczeni: f, g, h : J R funkcje rzeczywiste określone n J R J przedził, b),, b], [, b), [, b], półprost, b),, b],, ), [, ) lub prost R α, β [min{α, β}, m{α,
Bardziej szczegółowoAnaliza Matematyczna. Całka Riemanna
Anliz Mtemtyczn. Cłk Riemnn Aleksnder Denisiuk denisiuk@pjwstk.edu.pl Polsko-Jpońsk Wyższ Szkoł Technik Komputerowych Wydził Informtyki w Gdńsku ul. Brzegi 55 8-45 Gdńsk 29 kwietni 217 1 / 2 Cłk Riemnn
Bardziej szczegółowo9. Całkowanie. I k. sup
9. Cłkownie Zcznijmy od podstwowego dl teorii cłki pojęci podziłu. Podziłem odcink [, b] R nzywmy kżdy skończony zbiór P [, b] zwierjący ob końce odcink. Niech będą punktmi podziłu P. Odcinki = x < x
Bardziej szczegółowoWykład 2. Pojęcie całki niewłaściwej do rachunku prawdopodobieństwa
Wykłd 2. Pojęcie cłki niewłściwej do rchunku prwdopodobieństw dr Mriusz Grządziel 4 mrc 24 Pole trpezu krzywoliniowego Przypomnienie: figurę ogrniczoną przez: wykres funkcji y = f(x), gdzie f jest funkcją
Bardziej szczegółowoEkoenergetyka Matematyka 1. Wykład 15. CAŁKI OZNACZONE. Egzaminy I termin poniedziałek :00 Aula B sala 12B Wydział Informatyki
Ekoenergetyk Mtemtyk 1. Wykłd 15. CAŁKI OZNACZONE Egzminy I termin poniedziłek 31.01 14:00 Aul B sl 12B Wydził Informtyki Definicj (podził odcink) II termin poprwkowy czwrtek 9.02 14:00 WE-030 Podziłem
Bardziej szczegółowoMatematyka 1. Šukasz Dawidowski. Instytut Matematyki, Uniwersytet l ski
Mtemtyk 1 Šuksz Dwidowski Instytut Mtemtyki, Uniwersytet l ski Cªk oznczon Niech P = [, b] R b dzie przedziªem. Podziªem przedziªu P b dziemy nzywli k»d sko«czon rodzin Π = {P 1, P 2,..., P m } tkich przedziªów,»e
Bardziej szczegółowoCałki oznaczone. Funkcja górnej granicy całkowania. Zastosowania całek oznaczonych. Całki niewłaściwe. Małgorzata Wyrwas
Cłki oznczone Definicj, włsności i oblicznie cłek oznczonych. Wrtość średni funkcji. Funkcj górnej grnicy cłkowni. Zstosowni cłek oznczonych. Cłki niewłściwe. Młgorzt Wyrws Ktedr Mtemtyki Wydził Informtyki
Bardziej szczegółowoCałki niewłaściwe. Rozdział Wprowadzenie Całki niewłaściwe I rodzaju
Rozdził 3 Cłki niewłściwe 3. Wprowdzenie Omwine w poprzednim rozdzile cłki oznczone są cłkmi funkcji ciągłych n przedzile domkniętym, więc funkcji ogrniczonych n przedzile skończonym. Wiele zgdnień prktycznych
Bardziej szczegółowoCałki oznaczone. Funkcja górnej granicy całkowania. Zastosowania całek oznaczonych. Całki niewłaściwe. Małgorzata Wyrwas
Cłki oznczone Definicj, włsności i oblicznie cłek oznczonych. Wrtość średni funkcji. Funkcj górnej grnicy cłkowni. Zstosowni cłek oznczonych. Cłki niewłściwe. Młgorzt Wyrws Ktedr Mtemtyki Wydził Informtyki
Bardziej szczegółowoANALIZA MATEMATYCZNA 1
ANALIZA MATEMATYCZNA Ciągi liczbowe Definicj. Rzeczywistym nieskończonym ciągiem liczbowym nzywmy funkcję określoną n zbiorze liczb nturlnych o wrtościch w zbiorze liczb rzeczywistych f : N R, n n. Ciąg
Bardziej szczegółowoNiewymierność i przestępność Materiały do warsztatów na WWW6
Niewymierność i przestępność Mteriły do wrszttów n WWW6 Piotr Achinger 23 sierpni 2010 1 Wstęp 1.1 Liczby wymierne i niewymierne Pytnie 1. Czy istnieją liczby niewymierne? Zdnie 1. Wykzć, że 1. 2 / Q,
Bardziej szczegółowoUniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu
Uniwersytet Mikołj Kopernik w Toruniu Wydził Mtemtyki i Informtyki Krzysztof Frączek Anliz Mtemtyczn I Wykłd dl studentów I roku kierunku informtyk Toruń 206 Spis treści Liczby rzeczywiste 2 Ciągi liczbowe
Bardziej szczegółowoIII. Rachunek całkowy funkcji jednej zmiennej.
III. Rchunek cłkowy funkcji jednej zmiennej. 1. Cłki nieoznczone. Niech f : I R, I R - przedził n prostej. Definicj 1.1. (funkcji pierwotnej) Funkcję F nzywmy funkcją pierwotną funkcji f n przedzile I,
Bardziej szczegółowoO SZEREGACH FOURIERA. T (x) = c k e ikx
O SZEREGACH FOURIERA Funkcję postci. Wielominy i szeregi trygonometryczne. T x = N k= N c k e ikx nzywmy wielominem trygonometrycznym. Jk widć, wielomin trygonometryczny jest funkcją okresową o podstwowym
Bardziej szczegółowoMaciej Grzesiak Instytut Matematyki Politechniki Poznańskiej. Całki oznaczone. lim δ n = 0. σ n = f(ξ i ) x i. (1)
Mciej Grzesik Instytut Mtemtyki Politechniki Poznńskiej Cłki oznczone. Definicj cłki oznczonej Niech dn będzie funkcj f ciągł w przedzile [, b]. Przedził [, b] podziey n n podprzedziłów punktmi = x < x
Bardziej szczegółowoWariacje Funkcji, Ich Własności i Zastosowania
Środowiskowe Studi Doktornckie z Nuk Mtemtycznych Uniwersytet Mrii Curie-Skłodowskiej w Lublinie Józef Bnś Ktedr Mtemtyki Politechnik Rzeszowsk Wricje Funkcji, Ich Włsności i Zstosowni Lublin 2014 Spis
Bardziej szczegółowoWstęp do Analizy Matematycznej funkcje jednej zmiennej. Stanisław Spodzieja
Wstęp do Anlizy Mtemtycznej funkcje jednej zmiennej Stnisłw Spodziej Łódź 2014 2 Wstęp Książk t jest niezncznie zmodyfikowną wersją wykłdu z nlizy mtemtycznej dl pierwszego roku mtemtyki, jki prowdziłem
Bardziej szczegółowoMatematyka dla biologów Zajęcia nr 7.
Mtemtyk dl biologów Zjęci nr 7. Driusz Wrzosek 21 listopd 2018 Mtemtyk dl biologów Zjęci 7. 21 listopd 2018 1 / 20 Przypomnienie: funkcj pierwotn Niech F : D, gdzie D to odcinek otwrty lub cł prost ).
Bardziej szczegółowoPochodne i całki, macierze i wyznaczniki
Cłk oznczon Cłk niewłściw Wzór Tylor Mcierze Pochodne i cłki, mcierze i wyznczniki Stnisłw Jworski Ktedr Ekonometrii i Sttystyki Zkłd Sttystyki Stnisłw Jworski Pochodne i cłki, mcierze i wyznczniki Cłk
Bardziej szczegółowoMATEMATYKA 1 MACIERZE I WYZNACZNIKI
MATEMATYKA 1 MACIERZE I WYZNACZNIKI Definicj 1. Niech A i B będą dowolnymi zbiormi. Zbiór A B = {(, b) : A b B} wszystkich pr uporządkownych (, b) tkich, że A i b B nzywmy iloczynem krtezjńskim zbiorów
Bardziej szczegółowoPEWNIK DEDEKINDA i jego najprostsze konsekwencje
PEWNIK DEDEKINDA i jego njprostsze konsekwencje W rozdzile ósmym stwierdziliśmy, że z podnych tm pewników nie wynik istnienie pierwistków z liczb rzeczywistych. Uzupe lnimy terz liste pewników jeszcze
Bardziej szczegółowo1 Rachunek zdań 3. 2 Funkcje liczbowe 6
Spis treści 1 Rchunek zdń 3 2 Funkcje liczbowe 6 3 Ciągi liczbowe 9 3.1 Grnic włściw ciągu 10 3.2 Grnic niewłściw ciągu 11 3.3 Grnice pewnych ciągów 12 4 Grnice funkcji 13 4.1 Podstwowe definicje 13 4.2
Bardziej szczegółowoSpis treści. 1 Wprowadzenie 2
Spis treści 1 Wprowdzenie 2 2 Podstwowe przestrzenie funkcyjne 14 2.1 Przestrzenie L p (, b) i L (, b)......................... 14 2.2 Przestrzenie L p (, b) L p (, b) i L (, b) L (, b)............. 27
Bardziej szczegółowoCAŁKA OZNACZONA JAKO SUMA SZEREGU
CAŁKA OZNACZONA JAKO SUMA SZEREGU Rozwżmy funkcję ciągłą x f(x) o wrtościch nieujemnych określoną n przedzile [, b]. Ustlmy [będzie to problem sttystyczny polegjący n dokłdnym sprecyzowniu informcji o
Bardziej szczegółowof(x)dx (1.7) b f(x)dx = F (x) = F (b) F (a) (1.2)
Cłk oznczon Cłkę oznczoną będziemy zpisywli jko f(x)dx (.) z fnkcji f(x), któr jest ogrniczon w przedzile domkniętym [, b]. Jk obliczyć cłkę oznczoną? Obliczmy njpierw cłkę nieoznczoną z fnkcji f(x), co
Bardziej szczegółowo2. Analiza Funkcje niepustymi zbiorami. Funkcja
2. Anliz Kresy: infim i suprem Wprowdzmy oznczenie dl rozszerzonej prostej rzeczywistej: R = R {, + }, przy czym w zbiorze tym zchowujemy nturlny porzdek w R orz przyjmujemy, że < < dl R. Niech A R. Ogrniczeniem
Bardziej szczegółowoCałka oznaczona funkcji jednej zmiennej rzeczywistej. Autorzy: Witold Majdak
Cłk oznczon funkcji jednej zmiennej rzeczywistej Autorzy: Witold Mjdk 6 Spis treści Definicj cłki oznczonej Riemnn Włsności cłki Riemnn Twierdzenie o średniej cłkowej funkcji Pierwsze zsdnicze twierdzenie
Bardziej szczegółowoWykład 3: Transformata Fouriera
Rchunek prwdopodobieństw MAP64 Wydził Elektroniki, rok kd. 28/9, sem. letni Wykłdowc: dr hb. A. Jurlewicz Wykłd 3: Trnsformt Fourier Złóżmy, że f(t) jest określon n R, ogrniczon, okresow o okresie 2T i
Bardziej szczegółowoWykłady... b i a i. i=1. m(d k ) inf
Wykłady... CŁKOWNIE FUNKCJI WIELU ZMIENNYCH Zaczniemy od konstrukcji całki na przedziale domkniętym. Konstrukcja ta jest, w gruncie rzeczy, powtórzeniem definicji całki na odcinku domkniętym w R 1. Przedziałem
Bardziej szczegółowoMatematyka stosowana i metody numeryczne
Ew Pbisek Adm Wostko Piotr Pluciński Mtemtyk stosown i metody numeryczne Konspekt z wykłdu 0 Cłkownie numeryczne Wzory cłkowni numerycznego pozwlją n obliczenie przybliżonej wrtości cłki: I(f) = f(x) dx
Bardziej szczegółowoWykład 2. Granice, ciągłość, pochodna funkcji i jej interpretacja geometryczna
1 Wykłd Grnice, ciągłość, pocodn unkcji i jej interpretcj geometryczn.1 Grnic unkcji. Grnic lewostronn i grnic prwostronn unkcji Deinicj.1 Mówimy, że liczb g jest grnicą lewostronną unkcji w punkcie =,
Bardziej szczegółowoSprawy organizacyjne
Sprwy orgnizcyjne Litertur Wykłd będzie w zsdzie smowystrczlny. Oto kilk pozycji przydtnej litertury uzupełnijącej (wszystkie pozycje zostły wydne przez PWN: Andrzej Birkholc, Anliz mtemtyczn. Grigorij
Bardziej szczegółowoWojciech Kryszewski. Inkluzje różniczkowe. Wykład monograficzny
Wojciech Kryszewski Inkluzje różniczkowe Wykłd monogrficzny Wydził Mtemtyki i Informtyki UMK Wydził Fizyki Technicznej i Mtemtyki Stosownej PŁ Toruń/Łódź 2014 ISBN xxxx c Copyright by Wojciech Kryszewski
Bardziej szczegółowo2 Całka oznaczona-cd Rozdrobnienia podziałów Warunki równoważne całkowalności Własności funkcji całkowalnych...
Spis treści Uzupełnieni do wykłdu. (4 III 200) 2. Jednostjn ciągłość funkcji.................... 2.2 Cłk Riemnn (heurez)..................... 3.3 Cłk Riemnn -konstrukcj................... 4.4 Przykłdy
Bardziej szczegółowoMetody numeryczne. Całkowanie. Janusz Szwabiński. nm_slides-4.tex Metody numeryczne Janusz Szwabiński 23/10/ :07 p.
Metody numeryczne Cłkownie Jnusz Szwbiński szwbin@ift.uni.wroc.pl nm_slides-4.tex Metody numeryczne Jnusz Szwbiński 23/10/2002 10:07 p.1/69 Cłkownie numeryczne 1. Kilk uwg ogólnych 2. Kwdrtury Newton Cotes
Bardziej szczegółowo3. F jest lewostronnie ciągła
Def. Zmienną losową nzywmy funkcję X: tką, że x R : { : X( ) < x }. Ozn.: zmist pisd A = { : X( ) < x } piszemy A = { X < x } zdrzenie poleg n tym, że X( )
Bardziej szczegółowoMaciej Grzesiak. Iloczyn skalarny. 1. Iloczyn skalarny wektorów na płaszczyźnie i w przestrzeni. a b = a b cos ϕ. j) (b x. i + b y
Mciej Grzesik Iloczyn sklrny. Iloczyn sklrny wektorów n płszczyźnie i w przestrzeni Iloczyn sklrny wektorów i b określmy jko b = b cos ϕ. Bezpośrednio z definicji iloczynu sklrnego mmy, że i i = j j =
Bardziej szczegółowoAnaliza matematyczna 1 - test egzaminacyjny wersja do ćwiczeń
Analiza matematyczna 1 - test egzaminacyjny wersja do ćwiczeń Leszek Skrzypczak 1. Niech E = {x [0, 1] : x = k 2 n k = 1, 2,... 2 n, n = 1, 2, 3,...} Wówczas: (a) Dla dowolnych liczb wymiernych p, q [0,
Bardziej szczegółowoRównania różniczkowe w przestrzeniach Banacha
Równni różniczkowe w przestrzenich Bnch 1 Równni różniczkowe w przestrzenich Bnch Wojciech Kryszewski 1. Preliminri Złóżmy, że E jest przestrzenią Bnch (nd R lub C), I jest przedziłem ( 1 ) niezdegenerownym
Bardziej szczegółowoAnaliza Matematyczna II
Uniwersytet Jn Kochnowskiego w Kielcch Wydził Mtemtyczno-Przyrodniczy Instytut Mtemtyki Dr hb. prof. UJK Grzegorz Łysik Anliz Mtemtyczn II Skrypt wykłdów Kielce, 212. 1 1 Funkcje wielu zmiennych 1.1 Przestrzeń
Bardziej szczegółowoCałki niewłaściwe. Funkcje Γ i B Eulera oraz ich zastosowania
Rozdził Cłki niewłściwe. Funkcje Γ i B Euler orz ich zstosowni W tym rozdzile omówimy pojęcie cłki niewłściwej. Zjmiemy się też dwom brdzo wżnymi konkretnymi typmi tkich cłek: funkcjmi Γ (gmm i B (bet
Bardziej szczegółowoRozdział 6. Ciągłość. 6.1 Granica funkcji
Rozdział 6 Ciągłość 6.1 Granica funkcji Podamy najpierw dwie definicje granicy funkcji w punkcie i pokażemy ich równoważność. Definicja Cauchy ego granicy funkcji w punkcie. Niech f : X R, gdzie X R oraz
Bardziej szczegółowof(x) dx = F (x) + const, (9.1)
Rozdził 9 Cłk W tym rozdzile zjmujemy się cłkowniem. Jest to, obok różniczkowni i znjdowni wszelkich grnic, jedn z njwżniejszych opercji w cłej nlizie mtemtycznej. Mówiąc niezbyt precyzyjnie, cłkownie
Bardziej szczegółowoAnaliza matematyczna ISIM II
Anliz mtemtyczn ISIM II Ryszrd Szwrc Spis treści Cłki niewłściwe 3. Cłki niewłściwe z funkcji nieujemnych............ 9.2 Cłki i szeregi........................... 2.3 Cłki niewłściwe z osobliwością w
Bardziej szczegółowoAnaliza I.2*, lato 2018
Analiza I.2*, lato 218 Marcin Kotowski 14 czerwca 218 Zadanie 1. Niech x (, 1) ma rozwinięcie binarne.x 1 x 2.... Niech dla x, 1: oraz f() = f(1) =. Pokaż, że f: f(x) = lim sup n (a) przyjmuje wszystkie
Bardziej szczegółowoRozdział 7. Różniczkowalność. 7.1 Pochodna funkcji w punkcie
Rozdział 7 Różniczkowalność Jedną z konsekwencji pojęcia granicy funkcji w punkcie jest pojęcie pochodnej funkcji. W rozdziale tym podamy podstawowe charakteryzacje funkcji związane z pojęciem pochodnej.
Bardziej szczegółowoPlan wykładów z Matematyki, I 2014/2015 semestr zimowy. (a) Podstawowe funkcje: pierwiastki, funkcja potęgowa, logarytm.
Pln wykłdów z Mtemtyki, I 014/015 semestr zimowy 1. Powtórk i widomości wstępne. () Podstwowe funkcje: pierwistki, funkcj potęgow, logrytm. (b) Trygonometri. (c) Dwumin Newton, przystość funkcji.. Rchunek
Bardziej szczegółowoAnaliza numeryczna. Stanisław Lewanowicz. Całkowanie numeryczne. Definicje, twierdzenia, algorytmy
http://wwwiiuniwrocpl/ sle/teching/n-wdrpdf Anliz numeryczn Stnisłw Lewnowicz Styczeń 008 r Cłownie numeryczne Definicje, twierdzeni, lgorytmy 1 Pojęci wstępne Niech IF IF [, b] ozncz zbiór wszystich funcji
Bardziej szczegółowoGEOMETRIA Z TOPOLOGIĄ NOTATKI NA ZAJĘCIA. Spis treści
GEOMETRIA Z TOPOLOGIĄ NOTATKI NA ZAJĘCIA Wydził Mtemtyki i Informtyki Uniwersytet Łódzki Spis treści 1. Przestrzenie metryczne 1 1.1. Definicje i przykłdy 1 1.2. Zbieżności, zbiory 2 1.3. Odwzorowni przestrzeni
Bardziej szczegółowoCałkowanie numeryczne przy użyciu kwadratur
Cłkownie numeryczne przy użyciu kwdrtur Pln wykłdu: 1. Kwdrtury Newton-Cotes ) wzory: trpezów, prbol etc. b) kwdrtury złożone. Ekstrpolcj ) Ekstrpolcj Richrdson b) Metod Romberg c) Metody dptcyjne 3. Kwdrtury
Bardziej szczegółowoPRZEGLĄD FUNKCJI ELEMENTARNYCH. (powtórzenie) y=f(x)=ax+b,
WYKŁAD 0 PRZEGLĄD FUNKCJI ELEMENTARNYCH (powtórzenie) 1. Funkcje liniowe Funkcją liniową nzywmy funkcję postci y=f()=+b, gdzie, b są dnymi liczbmi zwnymi odpowiednio: - współczynnik kierunkowy, b - wyrz
Bardziej szczegółowoPODSTAWY BAZ DANYCH Wykład 3 2. Pojęcie Relacyjnej Bazy Danych
PODSTAWY BAZ DANYCH Wykłd 3 2. Pojęcie Relcyjnej Bzy Dnych 2005/2006 Wykłd "Podstwy z dnych" 1 Rozkłdlno dlność schemtów w relcyjnych Przykłd. Relcj EGZ(U), U := { I, N, P, O }, gdzie I 10 10 11 N f f
Bardziej szczegółowoN(0, 1) ) = φ( 0, 3) = 1 φ(0, 3) = 1 0, 6179 = 0, 3821 < t α 1 e t dt α > 0. f g = fg. f = e t f = e t. U nas: g = t α 1 g = (α 1)t α 2
Zdnie X,..., X 5 N(6, 5 ) Y,..., Y 6 N(7, 5 ) X N(6, 5 6 ) Ȳ N(7, 5 6 ) Przy złożeniu niezleżności zmiennych mmy: X Ȳ N(, ) po stndryzcji otrzymmy: Ȳ X N(, ) Pr(Ȳ X < ) = Pr(Ȳ X < ) = φ(, 3) = φ(, 3) =,
Bardziej szczegółowoO pewnych zgadnieniach optymalizacyjnych O pewnych zgadnieniach optymalizacyjnych
Spis tresci 1 Spis tresci 1 W wielu zgdnienich prktycznych brdzo wżne jest znjdownie optymlnego (czyli njlepszego z jkiegoś punktu widzeni) rozwiązni dnego problemu. Dl przykłdu, gdybyśmy chcieli podróżowć
Bardziej szczegółowoMATeMAtyka 3 inf. Przedmiotowy system oceniania wraz z określeniem wymagań edukacyjnych. Zakres podstawowy i rozszerzony. Dorota Ponczek, Karolina Wej
Dorot Ponczek, Krolin Wej MATeMAtyk 3 inf Przedmiotowy system ocenini wrz z określeniem wymgń edukcyjnych Zkres podstwowy i rozszerzony Wyróżnione zostły nstępujące wymgni progrmowe: konieczne (K), podstwowe
Bardziej szczegółowoXI. Rachunek całkowy funkcji wielu zmiennych. 1. Całka podwójna Całka podwójna po prostokącie. Oznaczenia:
XI. Rhunek łkowy funkji wielu zmiennyh. 1. Cłk podwójn. 1.1. Cłk podwójn po prostokąie. Oznzeni: P = {(x, y) R 2 : x b, y d} = [, b] [, d] - prostokąt n płszzyźnie, f(x, y) - funkj określon i ogrnizon
Bardziej szczegółowo< f g = fg. f = e t f = e t. U nas: e t (α 1)t α 2 dt = 0 + (α 1)Γ(α 1)
Zdnie X,..., X 5 N(6, 5 ) Y,..., Y 6 N(7, 5 ) X N(6, 5 6 ) Ȳ N(7, 5 6 ) Przy złożeniu niezleżności zmiennych mmy: X Ȳ N(, ) po stndryzcji otrzymmy: Ȳ X N(, ) Pr(Ȳ X < ) = Pr(Ȳ X < ) = φ(, 3) = φ(, 3) =,
Bardziej szczegółowoCAŁKOWANIE NUMERYCZNE
Wprowdzenie Kwdrtury węzły równoodległe Kwdrtury Guss Wzory sumcyjne Trnsport, studi niestcjonrne I stopni, semestr I Instytut L-5, Wydził Inżynierii Lądowej, Politechnik Krkowsk Ew Pbisek Adm Wostko Wprowdzenie
Bardziej szczegółowoWYKŁAD 11: CAŁKOWANIE
MATEMATYCZNE PODSTAWY KOGNITYWISTYKI WYKŁAD 11: CAŁKOWANIE KOGNITYWISTYKA UAM, 2016 2017 JERZY POGONOWSKI Zkłd Logiki i Kognitywistyki UAM pogon@mu.edu.pl Początki systemtycznego rchunku różniczkowego
Bardziej szczegółowoNotatki z Analizy Matematycznej 2. Jacek M. Jędrzejewski
Notatki z Analizy Matematycznej 2 Jacek M. Jędrzejewski Definicja 3.1. Niech (a n ) n=1 będzie ciągiem liczbowym. Dla każdej liczby naturalnej dodatniej n utwórzmy S n nazywamy n-tą sumą częściową. ROZDZIAŁ
Bardziej szczegółowon=0 Dla zbioru Cantora prawdziwe są wersje lematu 3.6 oraz lematu 3.8 przy założeniu α = :
4. Zbiory borelowskie. Zbiór wszystkich podzbiorów liczb naturalnych będziemy oznaczali przez ω. Najmniejszą topologię na zbiorze ω, w której zbiory {A ω : x A ω \ y}, gdzie x oraz y są zbiorami skończonymi,
Bardziej szczegółowoZadania. I. Podzielność liczb całkowitych
Zdni I. Podzielność liczb cłkowitych. Pewn liczb sześciocyfrow kończy się cyfrą 5. Jeśli tę cyfrę przestwimy n miejsce pierwsze ze strony lewej to otrzymmy nową liczbę cztery rzy większą od poprzedniej.
Bardziej szczegółowozbiorów domkniętych i tak otrzymane zbiory domknięte ustawiamy w ciąg. Oznaczamy
5. Funkcje 1 klasy Baire a. Pod koniec XIX i początkiem XX wieku kilku matematyków zajmowało się problemami dotyczącymi klasyfikacji funkcji borelowskich: między innymi R. Baire, E. Borel, H. Lebesgue
Bardziej szczegółowoRACHUNEK RÓŻNICZKOWY I CAŁKOWY WSB-NLU 2006/7 3
RACHUNEK RÓŻNICZKOWY I CAŁKOWY WSB-NLU 006/7 3. Liczby nturlne i rzeczywiste; funkcje elementrne.. Funkcje. Niech X i Y będą zbiormi. Definicj.. Funkcją (inczej: odwzorowniem) z X do Y nzyw się przyporządkownie
Bardziej szczegółowoCAŁKOWANIE NUMERYCZNE
Wprowdzenie Kwdrtury węzły równoodległe Kwdrtury Guss Wzory sumcyjne Trnsport, studi niestcjonrne I stopni, semestr I rok kdemicki 01/013 Instytut L-5, Wydził Inżynierii Lądowej, Politechnik Krkowsk Ew
Bardziej szczegółowoZADANIA OTWARTE. Są więc takie same. Trzeba jeszcze pokazać, że wynoszą one 2b, gdyż taka jest długość krawędzi dwudziestościanu.
ZADANIA OTWARTE ZADANIE 1 DWUDZIESTOŚCIAN FOREMNY Wiemy, że z trzech złotych prostokątów możn skonstruowć dwudziestościn foremny. Wystrczy wykzć, że długości boków trójkąt ABC n rysunku obok są równe.
Bardziej szczegółowoPODSTAWY BAZ DANYCH Wykład 2 2. Pojęcie Relacyjnej Bazy Danych
PODSTAWY BAZ DANYCH Wykłd 2 2. Pojęcie Relcyjnej Bzy Dnych 2005/2006 Wykłd "Podstwy bz dnych" 1 Pojęcie krotki - definicj Definicj. Niech dny będzie skończony zbiór U := { A 1, A 2,..., A n }, którego
Bardziej szczegółowo4. Równania Cauchy ego Riemanna. lim. = c.. dz z=a Zauważmy, że warunkiem równoważnym istnieniu pochodnej jest istnienie liczby c C, takiej że
4. Równania Caucy ego Riemanna Niec Ω C będzie zbiorem otwartym i niec f : Ω C. Mówimy, że f ma w punkcie a Ω pocodną w sensie zespolonym (jest olomorficzna w a równą c C, jeśli f(z f(a lim = c. z a Piszemy
Bardziej szczegółowoMateriały do kursu Matematyka na kierunku Informatyka studia stacjonarne
Mteriły do kursu Mtemtyk n kierunku Informtyk studi stcjonrne Ryszrd Rębowski 9 mrc 09 Wstęp Przedstwiony poniżej mterił nleży rozumieć jko uzupełnienie do wykłdu z Mtemtyki w rmch kursu Mtemtyk przeprowdzonego
Bardziej szczegółowo(b) Suma skończonej ilości oraz przekrój przeliczalnej ilości zbiorów typu G α
FUNKCJE BORELOWSKIE Rodzinę F podzbiorów zbioru X (tzn. F X) będziemy nazywali ciałem gdy spełnione są warunki: (1) Jeśli zbiór Y F, to dopełnienie X \ Y też należy do rodziny F. (2) Jeśli S F jest skończoną
Bardziej szczegółowoPrace Koła Matematyków Uniwersytetu Pedagogicznego w Krakowie (2014)
Prce Koł Mt. Uniw. Ped. w Krk. 1 014), 1-5 edgogicznego w Krkowie PKoło Mtemtyków Uniwersytetu Prce Koł Mtemtyków Uniwersytetu Pedgogicznego w Krkowie 014) Bet Gwron 1 Kwdrtury Newton Cotes Streszczenie.
Bardziej szczegółowoRównania i nierówności kwadratowe z jedną niewiadomą
50 REPETYTORIUM 31 Równni i nierówności kwdrtowe z jedną niewidomą Równnie wielominowe to równość dwóch wyrżeń lgebricznych Kżd liczb, któr po podstwieniu w miejscu niewidomej w równniu o jednej niewidomej
Bardziej szczegółowof(t) f(x), D f(x) = lim sup t x oraz D f(x) = lim inf
9. Różniczkowanie. Jeśli f jest funkcją rzeczywistą, to granice D + f(x) = lim sup t x + f(t) f(x), D f(x) = lim sup t x t x f(t) f(x), t x f(t) f(x) f(t) f(x) D + f(x) = lim inf oraz D f(x) = lim inf
Bardziej szczegółowoKorzystając z własności metryki łatwo wykazać, że dla dowolnych x, y, z X zachodzi
M. Beśka, Wstęp do teorii miary, Dodatek 158 10 Dodatek 10.1 Przestrzenie metryczne Niech X będzie niepustym zbiorem. Funkcję d : X X [0, ) spełniającą dla x, y, z X warunki (i) d(x, y) = 0 x = y, (ii)
Bardziej szczegółowoWykład z matematyki dla studentów Inżynierii Środowiska. Wykład 1. Literatura PRZEGLĄD FUNKCJI ELEMENTARNYCH
Wykłd z mtemtyki dl studentów Inżynierii Środowisk Wykłd. Litertur. Gewert M., Skoczyls Z.: Anliz mtemtyczn, Oficyn Wydwnicz GiS, Wrocłw, 0.. Jurlewicz T., Skoczyls Z.: Algebr liniow, Oficyn Wydwnicz GiS,
Bardziej szczegółowoWYKŁAD Z ANALIZY MATEMATYCZNEJ I. dr. Elżbieta Kotlicka. Centrum Nauczania Matematyki i Fizyki
WYKŁAD Z ANALIZY MATEMATYCZNEJ I dr. Elżbieta Kotlicka Centrum Nauczania Matematyki i Fizyki http://im0.p.lodz.pl/~ekot Łódź 2006 Spis treści 1. CIĄGI LICZBOWE 2 1.1. Własności ciągów liczbowych o wyrazach
Bardziej szczegółowoRozdział 5. Szeregi liczbowe. 5.1 Szeregi liczbowe. Definicja sumy częściowej ciągu. Niech dany będzie ciąg liczbowy (a n ) n=1.
Rozdział 5 Szeregi liczbowe 5. Szeregi liczbowe Definicja sumy częściowej ciągu. Niech dany będzie ciąg liczbowy ( ). Ciąg (s n ) określony wzorem s n = n a j, n N, nazywamy ciągiem sum częściowych ciągu
Bardziej szczegółowoŁatwy dowód poniższej własności pozostawiamy czytelnikowi.
Rozdział 3 Logarytm i potęga 3.1 Potęga o wykładniku naturalnym Definicja potęgi o wykładniku naturalnym. Niech x R oraz n N. Potęgą o podstawie x i wykładniku n nazywamy liczbę x n określoną następująco:
Bardziej szczegółowoRozdział 9. Funkcja pierwotna. 9.1 Funkcja pierwotna
Rozdział 9 Funkcja pierwotna 9. Funkcja pierwotna Definicja funkcji pierwotnej. Niech f będzie funkcją określoną na przedziale P. Mówimy, że funkcja F : P R jest funkcją pierwotną funkcji f w przedziale
Bardziej szczegółowoWYKŁAD 5. Typy macierzy, działania na macierzach, macierz układu równań. Podstawowe wiadomości o macierzach
Mtemtyk I WYKŁD. ypy mcierzy, dziłni n mcierzch, mcierz ukłdu równń. Podstwowe widomości o mcierzch Ogóln postć ukłdu m równń liniowych lgebricznych z n niewidomymi x x n xn b x x n xn b, niewidome: x,
Bardziej szczegółowoWykład 10: Całka nieoznaczona
Wykład 10: Całka nieoznaczona dr Mariusz Grzadziel Katedra Matematyki, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu semestr zimowy, rok akademicki 2016/2017 Motywacja Problem 1 Kropla wody o średnicy 0,07 mm
Bardziej szczegółowoCałka nieoznaczona wykład 7 ( ) Motywacja
Całka nieoznaczona wykład 7 (12.11.07) Motywacja Problem 1 Kropla wody o średnicy 0,07 mm porusza się z prędkościa v(t) = g c (1 e ct ), gdzie g oznacza przyśpieszenie ziemskie, a stałac c = 52,6 1 s została
Bardziej szczegółowoZadania z analizy matematycznej - sem. II Całki oznaczone i zastosowania
Zdi z lizy mtemtyczej - sem. II Cłki ozczoe i zstosowi Defiicj. Niech P = x x.. x będzie podziłem odcik [ b] części ( N przy czym x k = x k x k gdzie k δ(p = mx{ x k : k } = x < x
Bardziej szczegółowoMATEMATYKA Wykład 4 (Funkcje) przyporządkowany został dokładnie jeden element
MATEMATYKA Wykłd 4 (Funkcje) Pisząc f : (,b) R rozumiemy Ŝe kŝdemu (, b) przyporządkowny zostł dokłdnie jeden element y R. Wykresem funkcji nzywmy zbiór pr (,f()) n płszczyźnie skłdjącej się ze wszystkich
Bardziej szczegółowoCałki oznaczone. wykład z MATEMATYKI
Cłki oznzone wkłd z MATEMATYKI Budownitwo, studi niestjonrne sem. I, rok k. 28/29 Ktedr Mtemtki Wdził Informtki Politehnik Biłostok 1 Podstwowe pojęi 1.1 Podził P przedziłu, Nieh f ędzie funkją ogrnizoną
Bardziej szczegółowoCałka podwójna po prostokącie
Całka podwójna po prostokącie Rozważmy prostokąt = {(x, y) R : a x b, c y d}, gdzie a, b, c, d R, oraz funkcję dwóch zmiennych f : R ograniczoną w tym prostokącie. rostokąt dzielimy na n prostokątów i
Bardziej szczegółowoMatematyka dla biologów wykład 10.
Mtemtyk dl biologów wykłd 10. Driusz Wrzosek 13 grudni 2016 Cłki i krzywe Cłki przypomnienie Cłki zstosowni Zstosowni cłek: obliczni pól i objętości figur, długości krzywych; rozwizywnie równń różniczkowych
Bardziej szczegółowobezkontekstowa generujac X 010 0X0.
1. Npisz grmtyke ezkontekstow generujc jezyk : L 1 = { 0 i 10 j 10 p : i, j, p > 0, i + j = p } Odpowiedź. Grmtyk wygląd tk: Nieterminlem strtowym jest S. S 01X0 0S0 X 010 0X0. Nieterminl X generuje słow
Bardziej szczegółowo7. Miara, zbiory mierzalne oraz funkcje mierzalne.
7. Miara, zbiory mierzalne oraz funkcje mierzalne. Funkcję rzeczywistą µ nieujemną określoną na ciele zbiorów S będziemy nazywali miarą, gdy dla dowolnego ciągu A 0, A 1,... zbiorów rozłącznych należących
Bardziej szczegółowoWykłady ostatnie. Rodzinę P podzbiorów przestrzeni X nazywamy σ - algebrą, jeżeli dla A, B P (2) A B P, (3) A \ B P,
Wykłady ostatnie CAŁKA LBSGU A Zasadnicza różnica koncepcyjna między całką Riemanna i całką Lebesgue a polega na zamianie ról przestrzeni wartości i przestrzeni argumentów przy konstrukcji sum górnych
Bardziej szczegółowo