Презентация "Определенный интеграл и его применение" по математике – проект, доклад

Определённый интеграл. Его применение

Выполнила: Студентка группы К-11 ХК ДУТ Шкурко Виктория

План

1. Понятие определённого интеграла 2. Пример 3. Свойства определённого интеграла 4. Определённый интеграл с переменным верхним пределом 5. Применение определенного интеграла Площадь криволинейной трапеции Длина кривой Площадь поверхности вращения Объем тела вращения

Понятие определённого интеграла

Определённым интегралом от непрерывной функции f(x) на конечном отрезке [a, b] (где) называется приращение какой-нибудь её первообразной на этом отрезке. При этом употребляется запись

Числа a и b называются соответственно нижним и верхним пределами интегрирования, а отрезок [a, b] – отрезком интегрирования.

Таким образом, если F(x) – какая-нибудь первообразная функция для f(x), то, согласно определению: Равенство называется формулой Ньютона-Лейбница.

При a = b по определению принимается

Разность F(b) – F(a) кратко записывают так:

Поэтому формулу Ньютона-Лейбница будем записывать и так:

Пример

Вычислить определённый интеграл: Решение. Произведём замену переменной, полагая: Тогда dt = 2x dx, откуда x dx = (1/2) dt, и подынтегральное выражение преобразуется так:

Найдём новые пределы интегрирования. Подстановка значений x = 4 и x = 5 в уравнение даёт а Используя теперь формулу получим: После замены переменной мы не возвращались к старой переменной, а применили формулу Ньютона-Лейбница к полученной первообразной.

Свойства определённого интеграла

Теорема 1. Определённый интеграл с одинаковыми пределами интегрирования равен нулю, т.е. Это свойство содержится в самом определении определённого интеграла. Однако его можно получить и по формуле Ньютона-Лейбница:

Теорема 2. Величина определённого интеграла не зависит от обозначения переменной интегрирования, т.е. Пусть F(x) – первообразная для f(x). Для f(t) первообразной служит та же функция F(t), в которой лишь иначе обозначена независимая переменная. Следовательно: На основании формулы последнее равенство означает равенство интегралов и

Теорема 3. Постоянный множитель можно выносить за знак определённого интеграла, т.е.

Теорема 4. Определённый интеграл от алгебраической суммы конечного числа функций равен алгебраической сумме определённых интегралов от этих функций, т.е.

Теорема 5. Если отрезок интегрирования разбит на части, то определённый интеграл по всему отрезку равен сумме определённых интегралов по его частям, т.е. если то:

Теорема 6. При перестановке пределов интегрирования абсолютная величина определённого интеграла не меняется, а изменяется лишь его знак, т.е.

Теорема 7 (теорема о среднем). Определённый интеграл равен произведению длины отрезка интегрирования на значение подынтегральной функции в некоторой точке внутри его, т.е.

Теорема 8. Если верхний предел интегрирования больше нижнего и подынтегральная функция неотрицательна (положительна), то и определённый интеграл неотрицателен (положителен), т.е. если

Теорема 9. Если верхний предел интегрирования больше нижнего и функции и непрерывны, то неравенство можно почленно интегрировать, т.е.

Определённый интеграл с переменным верхним пределом

Пусть f(x) – непрерывная на отрезке [a, b] функция, а F(x) – её первообразная. Рассмотрим определённый интеграл: где

А через t обозначена переменная интегрирования, чтобы не путать её с верхней границей. При изменении х меняется и опредёленный интеграл т.е. он является функцией верхнего предела интегрирования х, которую обозначим через Ф(х), т.е.

Докажем, что функция Ф(х) является первообразной для f(x) = f(t). Действительно, дифференцируя Ф(х), получим: так как F(x) – первообразная для f(x), а F(a) – постояная величина. Функция Ф(х) – одна из бесконечного множества первообразных для f(x), а именно та, которая при x = a обращается в ноль.

Вычисление определённых интегралов методом интегрирования по частям и методом замены переменной

При выводе формулы интегрирования по частям было получено равенство u dv = d(uv) – v du. Проинтегрировав его в пределах от a до b и учитывая теорему 4 параграфа о свойствах определённого интеграла, получим

Как это следует из теоремы 2 параграфа о свойствах неопределённого интеграла, первый член в правой части равен разности значений произведения uv при верхнем и нижнем пределах интегрирования. Записав эту разность кратко в виде: получаем формулу интегрирования по частям для вычисления определенного интеграла:

Применение определенного интеграла

Площадь криволинейной трапеции

Длина кривой

Площадь поверхности вращения

Объем тела вращения

Источники информации:

http://function-x.ru/integral4.html Конспект лекций http://uztest.ru/abstracts/?idabstract=68542 http://osiktakan.ru/alg10.html