Слайд 1ТЕМА 8. ОПРЕДЕЛЁННЫЙ ИНТЕГРАЛ
Слайд 2Задачи, приводящие к понятию определённого интеграла
Слайд 3Для функции y=f(x) на отрезке [a;b]:
Разбить отрезок [a;b] на n
равных частей
Составить сумму Sn =f(x0)·∆x0+…+ f(xn)·∆xn
Вычислить предел этой суммы
при n→∞
Слайд 4Пусть графически задана функция f(x), непрерывная на своей области определения
D(f)
y
Слайд 5Будем рассматривать её на отрезке
y
а
b
Слайд 6Построим фигуру, ограниченную графиком функции y = f(x), прямыми x
= а, x = b и у = 0.
Назовём
её криволинейной трапецией ABCD:
Поставим задачу нахождения её площади S
а
b
x = a
B
C
D
A
x = b
y = 0
Слайд 7Разделим основание [АD] трапеции ABCD точками х0=а;х1;х2;…; хn= b (x0=
a
а, у=х1, у = х2, …
у = хi, y= xi+1,…, y= b. Этими прямыми трапеция ABCD разбивается на полосы.
x0
xn
Слайд 8Каждой полосе поставим в соответствие прямоугольник, одна сторона которого есть
отрезок [xi;xi+1], а смежная сторона – это отрезок f(xi) (i=0…n-1)
y
В
С
А
D
Криволинейная
трапеция заменится некоторой ступенчатой фигурой, составленной из отдельных прямоугольников
x0
xn
Слайд 9Основание i-го прямоугольника равно разности xi+1-хi, которую мы будем обозначать
через Высота i-го прямоугольника равна
f(xi)
y
В
С
A
D
x0
xn
Слайд 10Площадь i-го прямоугольника равна:
Сложив площади всех прямоугольников,
получаем приближенное значение
площади S
криволинейной трапеции:
Слайд 11Точное значение площади S получается как предел суммы площадей всех
прямоугольников
Для обозначения предельных сумм вида
f(xi) xi немецкий учёный В.Лейбниц ввёл символ - интеграл функции f(x) от а до b
Слайд 12Если предел функции f(x) существует,
то f(x) называется
интегрируемой на отрезке
[a, b].
Числа а и b называются нижним и верхним
пределом
интегрирования.
При постоянных
пределах интегрирования
определённый интеграл
представляет собой определённое число.
Слайд 14Определенный интеграл не зависит от выбора первообразной для интегрирования функции.
Теорема.
Теорема.
Для
всякой, непрерывной на отрезке функции, существует
соответствующий определенный интеграл.
Доказательство основано на теореме Коши, т.е. существует определенный интеграл, значит, существует разность значений первообразной.
Слайд 15Свойства определенного интеграла
Пусть на отрезке
существует определенный интеграл
где
Слайд 164. Константу как множитель можно выносить за знак определенного интеграла.
5.
Определенный интеграл от суммы конечного числа непрерывных функций равен сумме
определенных интегралов от этих функций.
Слайд 176. Если подынтегральная функция неотрицательна, то и определенный интеграл
от нее неотрицателен.
7. Теорема о среднем
Если
- непрерывная функция, то определенный интеграл равен:
Слайд 18Геометрический смысл определенного интеграла
Теорема.
Определенный интеграл
от
непрерывной неотрицательной
на отрезке и численно равен площади прямолинейной трапеции, ограниченной осью ОХ, прямыми с и и графиком функции
Слайд 19Следствие.
Если линейная трапеция ограничена графиком функции
прямыми б б б б для площадь вычисляется по формуле:
Слайд 20Связь и отличие определенных и неопределенных интегралов
Связь:
Как в неопределенном, так
и в определенном интеграле нужно находить первообразную для функции
Слайд 21Отличие:
Неопределенный интеграл – общее выражение для всех первообразных, определенный интеграл
– это число.
Слайд 22Теорема о существовании определенного интеграла
Слайд 23Свойства определенного интеграла
Слайд 24Свойства определенного интеграла
Слайд 25Теорема о среднем
Если функция непрерывна на
то существует такая точка
что
Слайд 26Вычисление определенного интеграла
Слайд 28Вычисление определённого интеграла
Слайд 31Теорема. Дано:
Введем новую переменную,
связанную с формулой
b непрерывна на отрезке
при этом
Слайд 37Пример
. Вычислить несобственный интеграл
(или установить его расходимость)
.
Этот несобственный интеграл
расходится.
Слайд 391. Вычисление площадей
Площадь фигуры в декартовых координатах:
Геометрические приложения
определенного интеграла
Слайд 41Вычисление площадей
В случае параметрического задания
кривой, площадь фигуры,
ограниченной
прямыми
, осью Ох и кривой
вычисляют по
формуле
где пределы интегрирования определяют из
уравнений .
.
Слайд 42Вычисление площадей
Площадь полярного сектора вычисляют по формуле
.
α
β
Слайд 43Примеры
Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями
и
Слайд 45Примеры
Найти площадь эллипса
. Параметрические уравнения эллипса
Слайд 46Пример
Площадь фигуры, ограниченной
лемнискатой Бернулли
и лежащей вне круга радиуса :
Слайд 47Вычисление длины дуги
Если кривая задана параметрическими уравнениями
,
, то длина ее дуги
,
где –значения параметра, соответствующие концам дуги .
Слайд 48Длина дуги в декартовых координатах
Если кривая задана уравнением
,
то
, где a, b–абсциссы начала и конца дуги .
Если кривая задана уравнением
, то , где c, d–ординаты начала и конца дуги
Слайд 49Длина дуги в полярных координатах
Если кривая задана уравнением
в полярных координатах ,
то
,
где –значения полярного угла, соответствующие концам дуги .
Слайд 50Примеры
Вычислить длину дуги кривой
от точки
до .
, тогда
Слайд 51Вычисление объема тела вращения.
Объем тела, образованного вращением вокруг
оси Ox криволинейной трапеции, ограниченной кривой
, отрезком оси абсцисс и прямыми , вычисляется по формуле .
Слайд 52Вычисление объема тела вращения
Объем тела, образованного вращением вокруг
оси Oy фигуры, ограниченной кривой
, отрезком оси ординат и прямыми , вычисляется по формуле
.
Слайд 53Вычисление объема тела вращения
Искомый объем можно найти как
разность объемов, полученных вращением вокруг оси Ox криволинейных трапеций, ограниченных
линиями и