Теорема о среднем для определённого интеграла.

Если Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru -неотрицательная функция на промежутке Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru и ограничена на нём, то Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru Проинтегрируем:

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru ; разделим все на Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru .

Следствие: если Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru - непрерывна на отрезке Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru , то она принимает все значения от Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru до Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru , в том числе и Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru .

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

19. Критерий интегрируемости ограниченной на отрезке функции.

Критерии интегрируемости.

Необходимое условие: функция f должна быть ограниченной на отрезке [a,b].

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

Критерий Коши:

Для существования неопределенного интеграла необходимо и достаточно, чтобы Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

Достаточный признак:

Для интегрирования f достаточно.

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru .

Доказательство:

В отрезке Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru Пусть Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru , тогда Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

f интегрируемая функция, ч.т.д.

Следствие №1

Если функция f ограничена на [a, b] и имеем на нем конечное число точек разрыва, то функция fинтегрируема на [a, b].

Доказательство:

Пусть f имеет на [a, b] k-точек разрыва

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

Рассмотрим у каждой точки разрыва с радиусом Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru и вычтем из отрезка

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru + Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru выберем Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru , такое, что Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru ; Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru ; Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru {берётся по отрезкам, которые не пересекаются с окрестностью точек разрыва}+ Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru {все остальные}

< Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru ч.т.д.

20. Теорема об интегрируемости непрерывной на отрезке функции.

Следствие №2

Если функция f непрерывна на отрезке [a, b], то она интегрируема на этом отрезке.

Доказательство:

f - непрерывна на [a, b] Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru она равномерно непрерывна Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru ч.т.д.

21. Теорема об интегрируемости монотонной на отрезке функции.

Следствие №3

Если f(x) ограничена и монотонна на [a, b], то она интегрируема на этом отрезке.

Доказательство:

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru ; Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

в силу монотонности функции все разности под знаком модуля в получившейся сумме имеют один знак

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru {т.к. Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru и Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru }= Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru ч.т.д.

22. Интеграл с переменным верхним пределом. Производная интеграла с переменным верхним пределом.

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

________

23. Формула Ньютона-Лейбница.

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

_________

Геометрические приложения определённого интеграла: площади плоских фигур, длина кривых. Вычисление объёма тел, в том числе тел вращения.

Вычисление площадей плоских фигур

Прямоугольные координаты

Площадь криволинейной трапеции, расположенной «выше» оси абсцисс (ƒ(х) ≥ 0), равна соответствующему определенному интегралу:

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

Формула (41.1) получена путем применения метода сумм. Пусть криволинейная трапеция ограничена линиями у = ƒ(х) ≥ 0, х = а, х = b, у = 0 (см. рис. 174).

Для нахождения площади S этой трапеции проделаем следующие операции:

1. Возьмем произвольное х  [а; b] и будем считать, что S = S(x).

2. Дадим аргументу х приращение Δх = dx (х + Δх є [а; b]). Функция S = S(x) получит приращение ΔS, представляющее собой площадь «элементарной криволинейной трапеции» (на рисунке она выделена).

Дифференциал площади dS есть главная часть приращения ΔS при Δх → 0, и, очевидно, он равен площади прямоугольника с основанием dx и высотой у: dS = у • dx.

3. Интегрируя полученное равенство в пределах от х = а до х = b, получаем Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

Отметим,что если криволинейная трапеция расположена «ниже» оси Ох (ƒ(х) < 0), то ее площадь может быть найдена по формуле

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

Формулы (41.1)и (41.2) можно объединить в одну:

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

Если криволинейная трапеция ограничена прямыми у = с и у=d, осью Оу и непрерывной кривой х = φ(у) ≥ 0 (см. рис. 177), то ее площадь находится по формуле Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru И, наконец, если криволинейная трапеция ограничена кривой, заданной параметрически

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

прямыми х = а и х = b и осью Ох, то площадь ее находится по формуле

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

где а и β определяются из равенств х(а) = а и х(β) =b.

Полярные координаты

Найдем площадь S криволинейного сектора, т. е. плоской фигуры, ограниченной непрерывной линией r=r(φ) и двумя лучами φ=а и φ=β (а < β), где r и φ — полярные координаты (см. рис. 180).

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru 1. Будем считать часть искомой площади S как функцию угла φ, т. е. S = S(φ), где а ≤φ≤β (если φ = а, то S(a) = 0, если φ=β, то S(β) = S).

2. Если текущий полярный угол φ получит приращение Δφ = dφ, то приращение площади AS равно площади «элементарного криволинейного сектора» OAB.

Дифференциал dS представляет собой главную часть приращения ΔS при dφ→0 и равен площади кругового сектора О АС (на рисунке она заштрихована) радиуса r с центральным углом dφ. Поэтому Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

3. Интегрируя полученное равенство в пределах от φ = а до φ = β, получим искомую площадь

Теорема о среднем для определённого интеграла. - student2.ru

Наши рекомендации