Слайд 1Практическое применение интегралов в различных областях
Теплов Н.В.
Слайд 2
Интегральное исчисление возникло в связи с решением задач определения площадей
и объёмов. За 2000 лет до н.э. жители Египта и
Вавилона уже умели определять приближённо площадь круга и знали правило для вычисления объёма усечённой пирамиды. Теоретическое обоснование правил вычисления площадей и объёмов впервые появились у древних греков. Философ-материалист Демокрит в V веке до н.э. рассматривает тела, как состоящие из большого числа малых частиц. То есть конус представляет собой множество весьма тонких цилиндрических дисков разных радиусов. Огромную роль в истории интегрального исчисления сыграла задача о квадратуре круга (квадратура круга – построение квадрата, площадь которого равна площади данного круга). Точную квадратуру нескольких криволинейных фигур нашёл Гиппократ (середина V века)
Слайд 3Первым известным методом для вычисления интеграла является метод исчерпания Евдокса
(примерно 370 до н. э.). Он пытался найти площади и
объемы, разрывая их на бесконечное множество частей, для которых площадь или объем уже известен. Этот метод был подхвачен и развит Архимедом, использовался для расчета площадей парабол и приближенного расчета площади круга. В своем сочинении «Квадратура параболы» Архимед пользуется методом исчерпывания для вычисления площади сектора параболы. Т.е. Архимед впервые составляет суммы, которые в наше время называются интегральными суммами. Первые значимые попытки развития интеграционных методов Архимеда, увенчавшиеся успехом, были предприняты в XVII веке, когда, с одной стороны, были достигнуты значительные успехи в области алгебры, а с другой стороны – всё более интенсивно развивались экономика, техника, естествознание, а там требовались обширные и глубокие методы изучения и вычисления величин.
Слайд 4В настоящее время на занятиях по математическим дисциплинам остро встает
вопрос активизации познавательной деятельности студентов. Обязанностью каждого преподавателя является стимуляция
этой деятельности, развития заинтересованности изучаемым материалом и стремления к самостоятельной работе. Показывая многочисленные приложения математики к решению различных задач физики, биологии, механики, экономики других наук, знакомя с новыми направлениями в естествознании, возникающими на стыке естественнонаучных и математических дисциплин, можно повысить интерес к изучению этого предмета.
Слайд 5В основном практическое приложение интеграла применяется в технике и физике,
а также при нахождении объемов геометрических тел и при вычислении
площадей разнообразных фигур.
Тогда как на экономических направлениях велика роль интеграла в моделировании экономических процессов. Для исследования и моделирования процессов, которые происходят в экономике, интегральное исчисление дает широкий математический аппарат
Слайд 6Как известно, основой экономической системы является производство. В связи с
этим экономическую систему можно рассматривать как совокупность управляемой (производство) и
управляющей систем. Из этого вытекают следующие особенности:
- большие масштабы производства как управляемой системы;
- так как производство, как система, постоянно совершенствуется, то и управление им включает управление процессами совершенствования;
- с совершенствованием научно-технического прогресса и развитием производительных сил изменяются параметры системы, что ведет к необходимости исследования новых закономерностей развития производства и их использования в управлении;
- необходимость учета комплекса социальных, биотических, экологических и других факторов связано с участием человека в производстве как неотъемлемой части производительных сил общества;
- повышение требований к методам сбора, накопления, переработки информации является следствием с усложнения производства; ее дифференциации по уровням иерархии с учетом существенности с точки зрения принятия управленческих решений.
Слайд 7Рассмотрим применение интегрального исчисления в экономике и приложения интегралов на
примерах нахождения потребительского излишка. В рыночной экономике широко используется это
понятие. Прежде чем приступить к рассмотрению конкретных примеров введем несколько экономических обозначений и понятий. С точки зрения купли продажи рынок – это сфера взаимодействия спроса и предложения. В их взаимодействии формируются цены на различные товары и услуги, поэтому они являются основными составляющими рынка. Изучением механизма их взаимодействия и занимается экономическая наука.
Слайд 8Зависимость между ценой товара и объемом его покупки, сложившаяся на
конкретный момент времени называется спросом на какой-либо товар. На отдельный
товар спрос графически изображается в виде кривой, показывающей зависимость между ценой p единицы этого товара и количеством товара q, которое потребители готовы купить при каждой заданной цене. Наклон кривой – отрицательный (чем дешевле товар, тем большее количество товара готовы купить покупатели, и наоборот).
Слайд 9Другое основное понятие экономической теории – предложение товара – определяется
по аналогии: взаимосвязь между количеством товара, предлагаемого к продаже и
ценой данного товара, сложившаяся на конкретный момент времени. Графически предложение какого-либо товара изображается в виде кривой, показывающей зависимость между ценой единицы данного товара p и количеством этого товара q, которое потребители готовы продать при каждой цене. Наклон кривой – положительный.
Слайд 10Большую роль в моделировании процессов экономики играет еще одно понятие
– рыночное равновесие. Его характеризуют такие цена и количество, при
которых величина предложения совпадает с объемом спроса. Точка пересечения кривых спроса и предложения – графическое изображение рыночного равновесия.
Слайд 11Перейдем теперь к рассмотрению приложений интеграла для определения потребительского излишка.
Приобретая товар в количестве по равновесной цене , общие расходы
на покупку такого товара составят . Предположим теперь, что товар в количестве продается продавцами не сразу, а поступает на рынок небольшими партиями . Именно такое допущение вместе с предположением о непрерывности функции спроса и предложения является основным при выводе формулы для расчета потребительского излишка.
Слайд 12Далее рассмотрим примеры определение излишка потребителя.
1. Известно, что спрос на
некоторый товар задается функцией, где q - количество товара (в
шт.), p - цена единицы товара (в руб.), а равновесие на рынке данного товара достигается при . Определите величину потребительского излишка
Решение.
руб.
2. Спрос на некоторый товар описывается функцией , а предложение данного товара характеризуется функцией q=500p. Необходимо найти величину излишка потребителя при покупке данного товара.
Решение. Для расчета излишка потребителя сначала определим параметры рыночного равновесия (p*; q*). Для этого решим систему уравнений
Таким образом, p* = 2, q* = 1000.
Запишем формулу для вычисления потребительского излишка (1), где f(q) – функция, обратная функции т.е
Слайд 13Отсюда
При применении интегрального метода должно соблюдаться условие непрерывной дифференцируемости функции,
где в качестве аргумента берется какой-либо экономический показатель. Независимо от
числа элементов, которые входят в модель, а также независимо от формы связи между этими элементами интегральное исчисление устанавливает общий подход к решению моделей различных видов. При его применении имеется возможность получения более обоснованных результатов исчисления влияния отдельных факторов, чем при использовании других методов.