Rachunek całkowy - całka oznaczona

Podobne dokumenty
Matematyka II. Bezpieczeństwo jądrowe i ochrona radiologiczna Semestr letni 2018/2019 wykład 13 (27 maja)

Całka podwójna po prostokącie

Wykłady z Matematyki stosowanej w inżynierii środowiska, II sem. 2. CAŁKA PODWÓJNA Całka podwójna po prostokącie

Całki krzywoliniowe. SNM - Elementy analizy wektorowej - 1

II. RÓŻNICZKOWANIE I CAŁKOWANIE NUMERYCZNE Janusz Adamowski

y(t) = y 0 + R sin t, t R. z(t) = h 2π t

1 Funkcje dwóch zmiennych podstawowe pojęcia

TO SĄ ZAGADNIENIA O CHARAKTERZE RACZEJ TEORETYCZNYM PRZYKŁADOWE ZADANIA MACIE PAŃSTWO W MATERIAŁACH ĆWICZENIOWYCH. CIĄGI

Funkcje wielu zmiennych

Zadania do samodzielnego rozwiązania zestaw 11

27. RÓWNANIA RÓŻNICZKOWE CZĄSTKOWE

Pochodne funkcji wraz z zastosowaniami - teoria

Całki krzywoliniowe skierowane

Wykład 5. Zagadnienia omawiane na wykładzie w dniu r

Lista 1 - Funkcje elementarne

PYTANIA TEORETYCZNE Z MATEMATYKI

Rachunek całkowy funkcji wielu zmiennych

Rozdział XV CAŁKI KRZYWOLINIOWE. CAŁKA STIELTJESA

Wymagania edukacyjne, kontrola i ocena. w nauczaniu matematyki w zakresie. podstawowym dla uczniów technikum. część II

Pochodna funkcji. Pochodna funkcji w punkcie. Różniczka funkcji i obliczenia przybliżone. Zastosowania pochodnych. Badanie funkcji.

Pochodna funkcji jednej zmiennej

KORESPONDENCYJNY KURS PRZYGOTOWAWCZY Z MATEMATYKI

Całki podwójne. Definicja całki podwójnej. Jacek Kłopotowski. 25 maja Katedra Matematyki i Ekonomii Matematycznej

IX. Rachunek różniczkowy funkcji wielu zmiennych. 1. Funkcja dwóch i trzech zmiennych - pojęcia podstawowe. - funkcja dwóch zmiennych,

MATEMATYKA WYKAZ UMIEJĘTNOŚCI WYMAGANYCH NA POSZCZEGÓLNE OCENY DLA KLASY DRUGIEJ

II. FUNKCJE WIELU ZMIENNYCH

1 Równania nieliniowe

w najprostszych przypadkach, np. dla trójkątów równobocznych

Elementy rachunku różniczkowego i całkowego

Kubatury Gaussa (całka podwójna po trójkącie)

Całki krzywoliniowe wiadomości wstępne

Stożkiem nazywamy bryłę obrotową, która powstała przez obrót trójkąta prostokątnego wokół jednej z jego przyprostokątnych.

Matematyka I. Bezpieczeństwo jądrowe i ochrona radiologiczna Semestr zimowy 2018/2019 Wykład 12

str 1 WYMAGANIA EDUKACYJNE ( ) - matematyka - poziom podstawowy Dariusz Drabczyk

Rachunek różniczkowy i całkowy 2016/17

Metody numeryczne w przykładach

Przykład Łuk ze ściągiem, obciążenie styczne. D A

Wykład Matematyka A, I rok, egzamin ustny w sem. letnim r. ak. 2002/2003. Każdy zdający losuje jedno pytanie teoretyczne i jedno praktyczne.

Elementy logiki (4 godz.)

Praca kontrolna z matematyki nr 1 Liceum Ogólnokształcące dla Dorosłych Semestr 5 Rok szkolny 2014/2015

Metody numeryczne. materiały do wykładu dla studentów. 7. Całkowanie numeryczne

Rozdział 5. Twierdzenia całkowe. 5.1 Twierdzenie o potencjale. Będziemy rozpatrywać całki krzywoliniowe liczone wzdłuż krzywej C w przestrzeni

Wykłady 11 i 12: Całka oznaczona

Analiza Matematyczna MAEW101

FUNKCJA LINIOWA, RÓWNANIA I UKŁADY RÓWNAŃ LINIOWYCH

1.1. Rachunek zdań: alternatywa, koniunkcja, implikacja i równoważność zdań oraz ich zaprzeczenia.

Krzywe stożkowe Lekcja II: Okrąg i jego opis w różnych układach współrzędnych

STEREOMETRIA CZYLI GEOMETRIA W 3 WYMIARACH

I. Pochodna i różniczka funkcji jednej zmiennej. 1. Definicja pochodnej funkcji i jej interpretacja fizyczna. Istnienie pochodnej funkcji.

Matematyka i Statystyka w Finansach. Rachunek Różniczkowy

RACHUNEK RÓŻNICZKOWY FUNKCJI JEDNEJ ZMIENNEJ. Wykorzystano: M A T E M A T Y K A Wykład dla studentów Część 1 Krzysztof KOŁOWROCKI

RÓWNANIA RÓŻNICZKOWE WYKŁAD 2

Całka oznaczona zastosowania (wykład 9; ) Definicja całki oznaczonej dla funkcji ciagłej

Geometria. Hiperbola

Analiza Matematyczna. Zastosowania Całek

Maciej Grzesiak Instytut Matematyki Politechniki Poznańskiej. Całki nieoznaczone

KLUCZ PUNKTOWANIA ODPOWIEDZI

Analiza Matematyczna Praca domowa

ODPOWIEDZI I SCHEMAT PUNKTOWANIA ZESTAW NR 2 POZIOM PODSTAWOWY. Etapy rozwiązania zadania

Wymagania edukacyjne z matematyki klasa IV technikum

Funkcje wielu zmiennych (wykład 14; )

VIII. Zastosowanie rachunku różniczkowego do badania funkcji. 1. Twierdzenia o wartości średniej. Monotoniczność funkcji.

Wymagania na poszczególne oceny szkolne z. matematyki. dla uczniów klasy IIIa i IIIb. Gimnazjum im. Jana Pawła II w Mętowie. w roku szkolnym 2015/2016

KONKURS ZOSTAŃ PITAGORASEM MUM. Podstawowe własności figur geometrycznych na płaszczyźnie

Całkowanie numeryczne

PRÓBNA MATURA ZADANIA PRZYKŁADOWE

ELEKTROTECHNIKA Semestr 1 Rok akad / ZADANIA Z MATEMATYKI Zestaw Przedstaw w postaci algebraicznej liczby zespolone: (3 + 2j)(5 2j),

Równania prostych i krzywych; współrzędne punktu

83 Przekształcanie wykresów funkcji (cd.) 3

Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu. Egzamin wstępny z matematyki

22. CAŁKA KRZYWOLINIOWA SKIEROWANA

ANALIZA MATEMATYCZNA 2.2B (2017/18)

PRZEDMIOTOWY SYSTEM OCENIANIA PROSTO DO MATURY KLASA 1 ZAKRES PODSTAWOWY

WYDZIAŁ INFORMATYKI I ZARZĄDZANIA, studia niestacjonarne ANALIZA MATEMATYCZNA1, lista zadań 1

Kryteria oceniania z matematyki Klasa III poziom podstawowy

CAŁKI NIEOZNACZONE C R}.

Matematyka dla studentów ekonomii : wykłady z ćwiczeniami/ Ryszard Antoniewicz, Andrzej Misztal. Wyd. 4 popr., 6 dodr. Warszawa, 2012.

WYMAGANIA Z WIEDZY I UMIEJĘTNOŚCI NA POSZCZEGÓLNE STOPNIE SZKOLNE DLA KLASY CZWARTEJ H. zakres rozszerzony. Wiadomości i umiejętności

LUBELSKA PRÓBA PRZED MATURĄ 2017 poziom podstawowy

MATEMATYKA. kurs uzupełniający dla studentów 1. roku PWSZ. w ramach»europejskiego Funduszu Socjalnego« Adam Kolany.

I Liceum Ogólnokształcące w Warszawie

klasa I Dział Główne wymagania edukacyjne Forma kontroli

PDM 3. Zakres podstawowy i rozszerzony. Plan wynikowy. STEREOMETRIA (22 godz.) W zakresie TREŚCI PODSTAWOWYCH uczeń potrafi:

Przedmiotowy system oceniania z matematyki kl.ii

Tematy: zadania tematyczne

PLANIMETRIA CZYLI GEOMETRIA PŁASZCZYZNY CZ. 1

Wprowadzenie Metoda bisekcji Metoda regula falsi Metoda siecznych Metoda stycznych RÓWNANIA NIELINIOWE

MATEMATYKA KLASY III gimnazjum LICZBY I WYRAŻENIA ALGEBRAICZNE

Katalog wymagań programowych na poszczególne stopnie szkolne. Matematyka. Poznać, zrozumieć

Model odpowiedzi i schemat oceniania do arkusza I

1 Układy równań liniowych

Zadania przygotowawcze do konkursu o tytuł NAJLEPSZEGO MATEMATYKA KLAS PIERWSZYCH I DRUGICH POWIATU BOCHEŃSKIEGO rok szk. 2017/2018.

Matematyka rozszerzona matura 2017

Wymagania edukacyjne z matematyki w XVIII Liceum Ogólnokształcącym w Krakowie, zakres podstawowy. Klasa druga.

Matematyka licea ogólnokształcące, technika

MECHANIKA 2. Wykład Nr 3 KINEMATYKA. Temat RUCH PŁASKI BRYŁY MATERIALNEJ. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Przedmiotowe zasady oceniania i wymagania edukacyjne z matematyki dla klasy drugiej gimnazjum

GEOMETRIA ANALITYCZNA W PRZESTRZENI

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z MATEMATYKI DLA KLASY III

PRÓBNA MATURA ZADANIA PRZYKŁADOWE

Transkrypt:

SPIS TREŚCI. 2. CAŁKA OZNACZONA: a. Związek między całką oznaczoną a nieoznaczoną. b. Definicja całki oznaczonej. c. Własności całek oznaczonych. d. Zastosowanie całek oznaczonych. e. Zamiana zmiennej w całce oznaczonej. f. Wyznaczenie objętości bryły na podstawie znajomości pół przekrojów równoległych. g. Objętości bryły obrotowej. h. Długość łuku krzywej płaskiej. i. Pole powierzchni obrotowej. j. Współrzędne środka ciężkości. k. Całkowanie przybliżone. l. Całki niewłaściwe: Całka niewłaściwa pierwszego rodzaju. Całka niewłaściwa drugiego rodzaju. www.wkuwanko.pl 1

CAŁA OZNACZONA. Związek między całką oznaczoną a nieoznaczoną. Jeżeli przez F(x) oznaczymy funkcję pierwotną funkcji f(x), ciągłej w przedziale jeżeli F (x) = f(x), to ma miejsce wzór, tzn., przy czym różnica F(b) F(a) nie zależy od stałej całkowania C. Prawą stronę równania oznacza się symbolem lub. Jeżeli u, v są funkcjami zmiennej x mającymi ciągłą pochodną, to. Jest to wzór na całkowanie przez części dla całek oznaczonych. Jeżeli g (x) jest funkcją ciągłą, g(x) funkcją rosnącą w przedziale, a f(u) funkcją ciągłą w przedziale to zachodzi następujący wzór:. www.wkuwanko.pl 2

Jest to wzór na całkowanie przez podstawienie dla całek oznaczonych. Definicja całki oznaczonej. Jeżeli: = F(x) + c, to W interpretacji geometrycznej całka oznacza pole obszaru płaskiego zawartego między linią linią y=f(x) 0 i osią X W ogólności: P= Dla f(x) 0 P= Gdy g(x)=0, to z poprzedniego wzoru otrzymujemy: www.wkuwanko.pl 3

P= Właściwości całek oznaczonych. Z definicji całki mamy: Warunki: f(x) 0 => f(x)<0 => f(x) g(x) => Z interpretacji geometrycznej całki można zauważyć, iż wzór 4 0 jest prawdziwy przy dowolnym układzie liczb a,b,c. www.wkuwanko.pl 4

Całka sumy równa się sumie całek, co można zapisać:. Powyższy wzór jest to tzw. addytywność całki względem funkcji podcałkowej. Całka oznaczona posiada własność liniowości. Wzór ten należy rozumieć w ten sposób, że z istnienia całek po prawej stronie wynika istnienie całki po lewej stronie oraz podana równość. Również prawdziwy jest wzór:, gdzie K jest liczbą spełniającą nierówność m K M, przy czym m oznacza kres dolny, a M kres górny funkcji f(x) w przedziale <a,b>. Na podstawie własności Darboux, która mówi, że funkcja ciągła przybiera wszystkie wartości pośrednie pomiędzy swoimi kresami górnym i dolnym, wzór powyższy można zapisać w postaci: gdzie c jest liczbą spełniającą nierówność a c b, jeżeli funkcja podcałkowa f(x), jest ciągła w przedziale <a,b>. Całka jako funkcja górnej granicy. Jeżeli funkcja f(t) jest ciągła w przedziale <a,b>, to funkcja www.wkuwanko.pl 5

jest ciągła i różniczkowalna wzglądem zmiennej x w przedziale <a,b> i w każdym punkcie tego przedziału zachodzi związek h (x)=f(x). Zastosowanie całek oznaczonych. 1. Krzywa określona jest funkcją y=f(x), xє[a,b] bryła powstała z obrotu krzywej y=f(x) dookoła osi OX. 2. Krzywa określona jest w postaci krzywej parametrycznej [x=x(t), y=y(t)]. www.wkuwanko.pl 6

3. Krzywa określona jest w układzie biegunowym ζ=ζ(φ) Ponieważ każda krzywa w układzie biegunowym sprowadza się do układu kartezjańskiego za pomocą związków to jest ona określona za pomocą: Pole, długość, objętość, pole powierzchni obliczamy tak samo jak krzywą określoną w postaci parametrycznej. Zamiana zmiennej w całce oznaczonej. Przy obliczeniu niektórych całek oznaczonych pożyteczne jest wprowadzenie nowej zmiennej całkowanie. Przy tym, jeżeli całka oznaczona przekształcana jest za pomocą podstawienia (lub ) na inną całkę z nową zmienną całkowania, to poprzednie granice i należy zastąpić przez nowe granice całkowania i, które wyznaczamy na podstawie przyjętego podstawienia, czyli z równań, (albo, ). Jeśli oraz są ciągle w przedziale, to zachodzi: www.wkuwanko.pl 7

Wyznaczanie objętości bryły na podstawie znajomości pól przekrojów równoległych. Gdy znane jest pole S(x) dowolnego przekroju danej bryły płaszczyzną równoległą do płaszczyzny P, gdzie x oznacza odległość płaszczyzny tnącej od płaszczyzny P, to przy zmianie x o wielkość dx różniczką objętości będzie objętość walca prostego o wysokości dx i o polu podstawy S(x), czyli dv= S(x)dx, a objętość bryły wyrazi się całką: przy czym a i b stanowią odpowiednio lewą i prawą granicę przedziału zmienności. Objętość bryły obrotowej. Jeśli pewna bryła powstaje przez obrót trapezu krzywoliniowego dookoła osi, to każdy z jej płaskich przekrojów, prostopadłych do osi, stanowić będzie koło o promieniu równym odpowiedniej rzędnej krzywej. Pole przekroju odpowiadającego odciętej, jako pole koła, będzie równe. Różniczką objętości odpowiadającą przyrostowi będzie, a całkowitą objętość bryły obrotowej określa wzór: Gdy natomiast bryła powstaje przez obrót trapezu krzywoliniowego wokół osi, to oraz www.wkuwanko.pl 8

Długość łuku krzywej płaskiej. Jeśli krzywa płaska, rozpatrywana w układzie współrzędnych prostokątnych, jest dana równaniem lub, albo w postaci parametrycznej, to różniczka długości jej łuku wyraża się wzorem: a długość łuku określona jest wzorem: Pole powierzchni obrotowej. Jeśli powierzchnia powstaje na skutek obrotu łuku krzywej płaskiej wokół osi, to różniczka pola tej powierzchni bocznej kołowego stożka ściętego, o tworzącej i promieniach podstawy i a pole powierzchni, utworzonej przez obrót łuku AB, jest określone wzorem www.wkuwanko.pl 9

przy czym określają wartość obranej zamiennej całkowania w punktach A i B, a - różniczkę łuku krzywej. Jeśli obrót łuku odbywa się wokół osi to, Współrzędne środka ciężkości. Środkiem ciężkości zbioru punktów materialnych nazywamy punkt przyłożenia wypadkowej równoległych sił ciężkości, przyłożonych w tych punktach. Dla łuku materialnego AB krzywej płaskiej współrzędne prostokątne środka ciężkości C są określone wzorami: www.wkuwanko.pl 10

gdzie: m masa luku, i - momenty styczne łuku względem osi Ox i Oy, - gęstość liniowa rozkładu masy w punkcie łuku, - różniczka długości łuku, a i - wartość obrabianej zmiennej całkowania w punktach końcowych A i B. W przypadku gdy łuk materialny jest jednorodny, wzory upraszczają się, gdyż stałą można wtedy wynieść przed znaki całek. Współrzędne środka ciężkości jednorodnego trapezu krzywoliniowego, przylegającego do osi Ox, dane są wzorami: Jeśli jednorodna linia materialna lub figura mają oś symetrii, to środek ciężkości tej linii (figury) leży na tej osi. Całkowanie przybliżone. Istnieje kilka sposobów przybliżonego całkowania. Jeśli funkcja dana jest albo za pomocą pewnego wzoru, albo za pomocą tablic jej wartości, to całkę oznaczoną możemy obliczyć w sposób następujący: 1. dzielimy przedział całkowania na równych części za pomocą punktów, 2. obliczamy wartości funkcji podcałkowej w punktach podziału, czyli obliczamy: www.wkuwanko.pl 11

3. posługujemy się którymkolwiek ze wzorów całkowania przybliżonego. Najczęściej stosowane są następujące przybliżone wzory, oparte na geometrycznym przedstawieniu całki oznaczonej jako pola trapezu krzywoliniowego. I. Wzór prostokątów Geometrycznie wzór ten oznacza zastąpienie pola trapezu krzywoliniowego, odpowiadającego całce, sumą pól prostokątów. Błąd powstały przy przybliżonym obliczaniu całki oznaczonej wg wzorów prostokątów ma oszacowanie: gdzie - największa z wartości w przedziale. II. Wzór trapezów. www.wkuwanko.pl 12

Geometrycznie wzór ten oznacza zastąpienie pola trapezu krzywoliniowego sumą pól trapezów. Błąd we wzorze trapezów ma oszacowanie: gdzie - największa z wartości w przedziale. III. Wzór trapezów parabolicznych (czyli wzór Simpsona);n jest tu liczbą parzystą. Geometrycznie na podstawie tego wzoru pole każdej pary pasków jest zastępowane polem trapezu parabolicznego, powstaje dzięki zastąpieniu łuku krzywej łukiem paraboli (o osi pionowej), przechodzącej przez trzy punkty krzywej o odciętych: Błąd wzoru Simpsona ma oszacowanie gdzie - największa z wartości w przedziale. Oczywiście, każdy z podanych tu wzorów będzie dokładniejszy, im więcej będzie punktów podziału, czyli im większe będzie. Inaczej mówiąc, przy dostatecznie dużej wartości za pomocą każdego z tych wzorów można obliczyć wartość przybliżoną całki oznaczonej z dowolną dokładnością. www.wkuwanko.pl 13

Przy jednakowej liczbie podziałów pierwszego, pierwszego trzeci bardziej dokładny niż drugi., drugi wzór jest na ogół dokładniejszy od pierwszego, Całki niewłaściwe. Całkami niewłaściwymi nazywamy całki oznaczone, w których albo granice całkowania są nieskończone, albo funkcja podcałkowa jest nieciągła. 1. Całka niewłaściwa pierwszego rodzaju. a. Funkcja podcałkowa f(x) nie jest ograniczona w otoczeniu punktu x = b, wówczas całkę określamy następująco:, a < β < b, jeśli ta granica istnieje. b. Funkcja podcałkowa f(x) nie jest ograniczona w otoczeniu punktu x = a, wówczas całkę określamy następująco:, a < α < b, jeśli ta granica istnieje. c. Jeżeli natomiast funkcja podcałkowa f(x) nie jest ograniczona w pewnym otoczeniu punktu x = c, gdzie a < c < b, to całkę określamy następująco: www.wkuwanko.pl 14

2. Całka niewłaściwa drugiego rodzaju. a. Funkcja f(x) jest określona i ciągła w przedziale, wówczas całkę funkcji f(x) w przedziale określamy następująco: Jeżeli granica po prawej stronie nie istnieje, to mówimy, że całka niewłaściwa nie istnieje. b. Jeżeli niewłaściwość występuje na lewym końcu przedziału całkowania, to całkę określamy następująco: c. Przyjmijmy także określenie:, gdzie A jest dowolną liczbą. Jeżeli istnieją skończone granice określające całki niewłaściwe pierwszego i drugiego rodzaju, to całki te nazywamy zbieżnymi. W przeciwnym razie nazywamy je rozbieżnymi. www.wkuwanko.pl 15