Całka oznaczona. Matematyka. Aleksander Denisiuk. Elblaska Uczelnia Humanistyczno-Ekonomiczna ul. Lotnicza Elblag.

Podobne dokumenty
Analiza Matematyczna. Całka Riemanna

Całka Riemanna. Analiza Matematyczna. Alexander Denisjuk

Całka Riemanna Dolna i górna suma całkowa Darboux

Analiza matematyczna i algebra liniowa Całka oznaczona

Całki oznaczone. Funkcja górnej granicy całkowania. Zastosowania całek oznaczonych. Całki niewłaściwe. Małgorzata Wyrwas

Całki oznaczone. Funkcja górnej granicy całkowania. Zastosowania całek oznaczonych. Całki niewłaściwe. Małgorzata Wyrwas

1 Definicja całki oznaczonej

Notatki z Analizy Matematycznej 4. Jacek M. Jędrzejewski

RACHUNEK CAŁKOWY. Funkcja F jest funkcją pierwotną funkcji f na przedziale I R, jeżeli. F (x) = f (x), dla każdego x I.

Ekoenergetyka Matematyka 1. Wykład 15. CAŁKI OZNACZONE. Egzaminy I termin poniedziałek :00 Aula B sala 12B Wydział Informatyki

VI. Rachunek całkowy. 1. Całka nieoznaczona

Matematyka 1. Šukasz Dawidowski. Instytut Matematyki, Uniwersytet l ski

Wykład 2. Pojęcie całki niewłaściwej do rachunku prawdopodobieństwa

Analiza matematyczna v.1.6 egzamin mgr inf niestacj 1. x p. , przy założeniu, że istnieją lim

III. Rachunek całkowy funkcji jednej zmiennej.

Matematyka dla biologów Zajęcia nr 7.

1 Rachunek zdań 3. 2 Funkcje liczbowe 6

nazywamy odpowiednio dolną oraz górną sumą Darboux funkcji f w przedziale [a, b] wyznaczoną przez podział P.

Całka oznaczona i całka niewłaściwa Zastosowania rachunku całkowego w geometrii

Analiza Matematyczna (część II)

CAŁKA OZNACZONA JAKO SUMA SZEREGU

ANALIZA MATEMATYCZNA 1

Maciej Grzesiak Instytut Matematyki Politechniki Poznańskiej. Całki oznaczone. lim δ n = 0. σ n = f(ξ i ) x i. (1)

Pochodne i całki, macierze i wyznaczniki

Całki niewłaściwe. Rozdział Wprowadzenie Całki niewłaściwe I rodzaju

Zastosowania całki oznaczonej

Całka oznaczona funkcji jednej zmiennej rzeczywistej. Autorzy: Witold Majdak

Analiza Matematyczna

Modelowanie i obliczenia techniczne. Metody numeryczne w modelowaniu: Różniczkowanie i całkowanie numeryczne

Całkowanie. dx d) x 3 x+ 4 x. + x4 big)dx g) e x 4 3 x +a x b x. dx k) 2x ; x 0. 2x 2 ; x 1. (x 2 +3) 6 j) 6x 2. x 3 +3 dx k) xe x2 dx l) 6 1 x dx

2. Analiza Funkcje niepustymi zbiorami. Funkcja

MATEMATYKA 1 MACIERZE I WYZNACZNIKI

Całki oznaczone. wykład z MATEMATYKI

f(x)dx (1.7) b f(x)dx = F (x) = F (b) F (a) (1.2)

9. Całkowanie. I k. sup

Plan wykładów z Matematyki, I 2014/2015 semestr zimowy. (a) Podstawowe funkcje: pierwiastki, funkcja potęgowa, logarytm.

Całka podwójna po prostokącie

CAŁKOWANIE NUMERYCZNE

Niewymierność i przestępność Materiały do warsztatów na WWW6

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

Matematyka II. Bezpieczeństwo jądrowe i ochrona radiologiczna Semestr letni 2018/2019 Wykład 1

Matematyka dla biologów wykład 10.

Wykład 8: Całka oznanczona

Zadania z analizy matematycznej - sem. II Całki oznaczone i zastosowania

Informacje pomocnicze:

N(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

3. F jest lewostronnie ciągła

< 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)

Wykład 3: Transformata Fouriera

f(g(x))g (x)dx = 6) x 2 1

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

CAŁKOWANIE NUMERYCZNE

6. Zmienne losowe typu ciagłego ( ) Pole trapezu krzywoliniowego

Wykłady 11 i 12: Całka oznaczona

XI. Rachunek całkowy funkcji wielu zmiennych. 1. Całka podwójna Całka podwójna po prostokącie. Oznaczenia:

O SZEREGACH FOURIERA. T (x) = c k e ikx

Całka nieoznaczona wykład 7 ( ) Motywacja

Matematyka stosowana i metody numeryczne

1 Funkcja wykładnicza i logarytm

1 Funkcja wykładnicza i logarytm

Całki krzywoliniowe. SNM - Elementy analizy wektorowej - 1

Zadania z analizy matematycznej - sem. II Całki nieoznaczone

CAŁKI NIEOZNACZONE C R}.

Wykłady... b i a i. i=1. m(d k ) inf

Analiza Matematyczna. Lista zadań 10

Całki krzywoliniowe skierowane

2 Całka oznaczona-cd Rozdrobnienia podziałów Warunki równoważne całkowalności Własności funkcji całkowalnych...

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

Metody numeryczne. Całkowanie. Janusz Szwabiński. nm_slides-4.tex Metody numeryczne Janusz Szwabiński 23/10/ :07 p.

Równania róniczkowe liniowe. = 2. dx x. dy dy. dx y. y dx. dy y. dy 2

Wykład 2. Granice, ciągłość, pochodna funkcji i jej interpretacja geometryczna

Zastosowania geometryczne całek

ZASTOSOWANIA POCHODNEJ FUNKCJI

22. CAŁKA KRZYWOLINIOWA SKIEROWANA

Maciej Grzesiak Instytut Matematyki Politechniki Poznańskiej. Całki nieoznaczone

Właściwości funkcji Różniczkowalnych

Analiza Matematyczna I

opracował Maciej Grzesiak Całki krzywoliniowe

Wykłady 14 i 15. Zmienne losowe typu ciągłego

CAŠKA NIEOZNACZONA. Politechnika Lubelska. Z.Šagodowski. 18 lutego 2016

Wykład 13. Zmienne losowe typu ciągłego

WYKŁAD 11: CAŁKOWANIE

Blok V: Ciągi. Różniczkowanie i całkowanie. c) c n = 1 ( 1)n n. d) a n = 1 3, a n+1 = 3 n a n. e) a 1 = 1, a n+1 = a n + ( 1) n

Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

Analiza matematyczna

Wykład 10: Całka nieoznaczona

Obliczenia naukowe Wykład nr 14

Wzory uproszczonego mno zenia: (a + b) 2 = a 2 + 2ab + b 2, (a b) 2 = a 2 2ab + b 2, a 2 b 2 = (a b) (a + b).

Całki niewłaściwe. Funkcje Γ i B Eulera oraz ich zastosowania

Analiza Matematyczna. Zastosowania Całek

Analiza Matematyczna II dla Inżynierii Biomedycznej Lista zadań

Analiza matematyczna 1 - test egzaminacyjny wersja do ćwiczeń

Pochodne wyższych rzędów. Wzór Taylora

Spis treści. 1 Wprowadzenie 2

1. Definicja granicy właściwej i niewłaściwej funkcji.

Arkusz 1 - karta pracy Całka oznaczona i jej zastosowania. Całka niewłaściwa

Analiza I.2*, lato 2018

Matematyka dla biologów Zajęcia nr 6.

ZASTOSOWANIA CAŁEK OZNACZONYCH

Maciej Grzesiak. Iloczyn skalarny. 1. Iloczyn skalarny wektorów na płaszczyźnie i w przestrzeni. a b = a b cos ϕ. j) (b x. i + b y

Transkrypt:

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 http://denisjuk.euh-e.edu.pl/ Mtemtyk p. 2

Definicj cłki oznczonej Niech f(x) będzie funkcj ogrniczon n skończonym przedzile [, b]. Definicj 1. 1. Niech dne będ punkty = x < x 1 < < x n = b. Mówimy wówczs, że określony jest podziłp n przedziłu(,b). 2. Przedziły[x i 1,x i ], gdziei = 1,2,...,n, nzwiemy przedziłmi czstkowymi podziłu. 3. Długości przedziłów[x i,x i 1 ] oznczmy przez i ( i = x i x i 1 ), mksymln z nich, (P n ) = mx i=1,...,n i nzwiemy średnic podziłup n. Mtemtyk p. 3

Definicj cłki oznczonej, cd 4. Niech dne będ również węzły ξ i [x i 1,x i ], gdzie i = 1,...,n. Sumę S(f,P n ) = n f(ξ i ) i nzwiemy sum cłkow. 5. Grnicę (o ile istnieje) lim n (Pn) i=1 S(f,P n ) nzwiemy cłk oznczon (cłk Riemnn), oznczmy f(x)dx. Funkcj f(x) nzyw się wówczs cłkowln n przedzile [, b]. Mtemtyk p. 4

Sens geometryczny cłki oznczonej =x x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 =b ξ 1 ξ 2 ξ 3 ξ 4 ξ 5 Rysunek 1: Sens geometryczny cłki Riemnn Mtemtyk p. 5

Sens geometryczny cłki oznczonej, cd Niech będzie f(x) dl x [,b]. Sum cłkow, odpowidjc podziłowi P n i wyborowi węzłów ξ i równ jest polu figury, złożonej z prostoktów, zobcz rysunek 1. Grnic pól tkich figur, czyli cłk zgdz się z polem trpezu krzywoliniowego, i.e., obszru ogrniczonego łukiem krzywej y = f(x), odcinkiem osi Ox orz prostymi x = i x = b. Jeżeli zś w przedzile [,b] jest f(x), to nlogiczne pole równ się f(x)dx. Mtemtyk p. 6

Klsy funkcji cłkowlnych Twierdzenie 2. Cigł w przedzile[, b] funkcj jest cłkowln. Twierdzenie 3. Funkcj ogrniczon i cigł w przedzile[,b] z wyjtkiem co njwyżej skończonej liczby punktów jest cłkowln. Twierdzenie 4. Monotoniczn w przedzile[, b] funkcj jest cłkowln. Mtemtyk p. 7

Sum i różnic cłek Twierdzenie 5. Niech funkcjef(x) ig(x) będ cłkowlne w przedzile [,b]. Wtedyf(x)±g(x) będzie funkcj cłkowln ) ( f(x)±g(x) dx = f(x)dx± g(x)dx. Dowód. Rozwżmy sumy cłkowe: S(f ±g,p n ) = = n ( f(ξi )±g(ξ i ) ) i = i=1 n f(ξ i ) i ± i=1 orz n g(ξ i ) i = S(f,P n )±S(g,P n ). i=1 Mtemtyk p. 8

Liniowość cłki względem mnożeni przez liczbę Twierdzenie 6. Niech funkcj f(x) będzie cłkowln w przedzile[,b]. Wtedyλf(x), gdzieλ R będzie funkcj λf(x)dx = λ f(x)dx. Dowód. nlogicznie do twierdzeni 5 cłkowln orz Mtemtyk p. 9

Włsności funkcji cłkowlnych Twierdzenie 7. Niech funkcjef(x) ig(x) będ cłkowlne w przedzile [,b]. Wtedyf(x) g(x) będzie funkcj cłkowln. Twierdzenie 8. Niech funkcj f(x) będzie cłkowln w przedzile[, b]. Wtedy f(x) też będzie funkcj cłkowln. Twierdzenie 9. Niech funkcj f(x) będzie cłkowln w przedzile[,b]. Wtedyf(x) będzie cłkowln w dowolnym przedzile[c,d] [,b]. Mtemtyk p. 1

Włsności funkcji cłkowlnych, cd. Definicj 1. Umówmy się, że dl fukcji f(x), cłkowlnej w przedzile[, b] 1. 2. b f(x)dx = f(x)dx =. f(x)dx Twierdzenie 11. Niech funkcj f(x) będzie cłkowln w przedziłch[,c] orz[c,b]. Wtedyf(x) będzie cłkowln w przedzile[,b] orz f(x)dx = c f(x)dx+ c f(x)dx. Mtemtyk p. 11

Oszcownie cłek Twierdzenie 12. Niech funkcj f(x) będzie cłkowln w przedzile[,b] orzf(x) przyx [,b]. Wtedy Dowód. f(x)dx. n S(f,P n ) = f(ξ i ) i. i=1 Wniosek 13. Niech funkcjef(x) ig(x) będ cłkowlne w przedzile[, b] orzf(x) g(x) przyx [,b]. Wtedy f(x)dx g(x)dx. Wniosek 14. Niech funkcj f(x) będzie cłkowln w przedzile[, b]. Wtedy b f(x)dx f(x) dx. Mtemtyk p. 12

Oszcownie cłek, cd. Twierdzenie 15. Niech funkcj f(x) będzie cłkowln w przedzile[, b], M = sup f(x),m = inf f(x). Wtedy µ,m µ M, tkie że x [,b] x [,b] f(x)dx = µ (b ). Mtemtyk p. 13

Cłk oznczon cłk nieoznczon Twierdzenie 16. Niech funkcjf(x) będzie cigł w przedzile[,b]. Wtedy x f(t)dt jest funkcj pierwotn dlf(x). Wniosek 17. Niech funkcjf(x) będzie cigł w przedzile[,b]. Wtedy istnieje funkcj pierwotn dl f(x). Wniosek 18 (Twierdzenie Newton-Leibniz). Niech funkcjf(x) będzie cigł w przedzile[,b],f(x) będzie funkcj pierwotn. Wtedy f(x)dx = F(x) b, gdzie użyto oznczenief(x) b = F(b) F(). Dowód. F(x) = x f(t)dt+c. Mtemtyk p. 14

Przykłdy 1. 2. 3. 1 π 1 x n dx = xn+1 n+1 1 = 1 n+1, n 1, sinxdx = cosx π = 2, 1+x = 4rctgx 1 = π. 2 4 dx Mtemtyk p. 15

Zmin zmiennej w cłce oznczonej Twierdzenie 19. Niech funkcjϕ (x) będzie cigł w przedzile[α,β], funkcj ϕ(x) będzie monotoniczn w tym przedzile, g(t) będzie cigł β w przedzile(ϕ(α), ϕ(β)). Wtedy α g(ϕ(t))ϕ (t)dt = ϕ(β) ϕ(α) g(x) dx. Dowód. Niech G(x) będzie funkcj pierwotn dlg(x). WtedyG ( ϕ(t) ) będzie funkcj pierwotn dlg(ϕ(t)). Mtemtyk p. 16

Przykłdy 1. 2. 1 x 1+x 2 dx = 8 1 3. π/2 1 sin 3 xdx = π/2 1+x 2 = t 2xdx = dt = 1 2 2 sinx(1 cos 2 x)dx = (1 t 2 )dt = ( 1 3 t3 t) = 2 1 3. 1 tdt = 1 2 2 3 t3/2 2 1 = cosx = t sinxdx = dt = Mtemtyk p. 17

Cłkownie przez części w cłce oznczonej Twierdzenie 2. Niech funkcjeu (x) orzv (x) będ cigłe w przedzile [, b]. Wtedy Przykłd 21. xsinx u(x)v (x)dx = u(x)v(x) b b u (x)v(x)dx. π/2 π π/2 2 xcosxdx = sinxdx = π 2 +cosx π 2 u(x) = x v (x) = cosx u (x) = 1 v(x) = sinx = = π 2 1. Mtemtyk p. 18

Cłki niewłściwe Definicj 22 (Cłki funkcji nieogrniconych). Niech funkcj f(x) będzie cłkowln w kżdym przedzile[,b ε] (ε > ). Wtedy f(x)dx = lim ε b ε f(x)dx Definicj 23 (Cłki w przedzile nieskończonym). Niech funkcj f(x) będzie cłkowln w kżdym przedzile[,n (N > ). Wtedy N f(x)dx = lim f(x)dx N Mtemtyk p. 19

Przykłdy cłek niwłściwych Przykłd 24. 1. 2. 3. 1 dx x λ = { x 1 λ x lim 1 λ 1 ε 1 λ ε, λ 1 lim lnx 1 ε ε, λ = 1 = + + 1 dx 1 1 λ, λ 1 lnx 1, λ = 1 = { 1 1 λ, λ < 1, λ 1 1+x 2 = rctgx = lim N rctgx N = π 2 dx x λ = { x 1 λ 1 λ λ 1 1 lnx 1, λ = 1 = { 1 λ 1, λ > 1, λ 1 Mtemtyk p. 2