Основные свойства определенных интегралов

Основные свойства определенных интегралов - student2.ru Наиболее просто и естественно установить эти свойства, опираясь на какой-либо наглядный смысл определенного интеграла. Например, на то, что любой определенный интеграл Основные свойства определенных интегралов - student2.ru связан, согласно (3), (5) и (6), с площадями криволинейных трапеций. Но использовать этот геометрический смысл определенного интеграла для вывода его свойств в самом общем случае, то есть в случае знакопеременной функции y = f(x), не очень удобно. Гораздо удобнее и нагляднее установить эти свойства, если, в соответствии с (12), считать определенный интеграл Основные свойства определенных интегралов - student2.ru работой А силы f(x) (силы любого направления, а значит, и любого знака), когда точка приложения х этой силы перемещается вдоль оси ох из положения а в положение b (рис. 10).

Основные свойства определенных интегралов - student2.ru (22)

Тогда сразу становятся очевидными следующие

Свойства определенных интегралов:

1) Основные свойства определенных интегралов - student2.ru – число (23)

(число А может быть любого знака).

2) Основные свойства определенных интегралов - student2.ru (24)

(переменную интегрирования в определенном интеграле можно обозначить как угодно – результат не изменится).

3) Основные свойства определенных интегралов - student2.ru (25)

(ибо если перемещение точки отсутствует, то работа любой силы f(x) равна нулю).

4) Основные свойства определенных интегралов - student2.ru (26)

(ибо если сила отсутствует, то и работа отсутствует).

5) Основные свойства определенных интегралов - student2.ru (27)

(ибо работа постоянной единичной силы численно равна перемещению точки под действием этой силы).

6) Основные свойства определенных интегралов - student2.ru (28)

7) Для любых трех чисел a,b и c ( при всех возможных их расположениях относительно друг друга, см рисунки ниже ) справедливо равенство

Основные свойства определенных интегралов - student2.ru Основные свойства определенных интегралов - student2.ru

 
  Основные свойства определенных интегралов - student2.ru

Основные свойства определенных интегралов - student2.ru Основные свойства определенных интегралов - student2.ru Основные свойства определенных интегралов - student2.ru

Основные свойства определенных интегралов - student2.ru (29)
8) Основные свойства определенных интегралов - student2.ru (30)
9) Основные свойства определенных интегралов - student2.ru (31)
10) Если f(x) ≤ g(x) для всех xÎ[a; b], то Основные свойства определенных интегралов - student2.ru (32)

(физический смысл последних пяти свойств продумать самостоятельно).

11) Пусть m = [f(x)]наим и М = [f(x)]наиб – соответственно наименьшее и наибольшее значения функции f(x) на промежутке [a; b]. Тогда

Основные свойства определенных интегралов - student2.ru (33)

Действительно, так как m ≤ f(x)≤ M для всех xÎ [a; b], то применяя свойство (32) и затем свойства (31) и (27), мы и получим двойное неравенство (33). Это неравенство часто используется для прикидки (грубой оценки) величины Основные свойства определенных интегралов - student2.ru .

12) ( теорема о среднем ). Если функция f(x) непрерывна на отрезке [a; b], то на этом отрезке найдется такая точка Основные свойства определенных интегралов - student2.ru , что справедливо следующее равенство:



Основные свойства определенных интегралов - student2.ru (34)

Пример 1. Оценить величину Основные свойства определенных интегралов - student2.ru .

Решение. Так как функция Основные свойства определенных интегралов - student2.ru монотонно возрастает на отрезке [1; 3], то Основные свойства определенных интегралов - student2.ru Поэтому по формуле грубой оценки (33) получаем:

Основные свойства определенных интегралов - student2.ru

Пример 2. Оценить величину Основные свойства определенных интегралов - student2.ru .

Решение. Минимальное m и максимальное M значения функции Основные свойства определенных интегралов - student2.ru на промежутке [0; p] не очевидны, так как с возрастанием х в выражении x + cos x первое слагаемое растет, а второе убывает. Чтобы разобраться в поведении функции y, найдем ее производную:

Основные свойства определенных интегралов - student2.ru .

Так как sin x ≤ 1 для всех х, то Основные свойства определенных интегралов - student2.ru для всех х. А значит, функция Основные свойства определенных интегралов - student2.ru убывает на всей области своего определения, в том числе и на отрезке [0; p]. Таким образом, на отрезке [0; p]

Основные свойства определенных интегралов - student2.ru

Следовательно, оценка (4.18) для данного интеграла имеет вид:

Основные свойства определенных интегралов - student2.ru

Наши рекомендации