Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла

Положим по определению, что

Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru

и

Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru .

Теорема 7.1. (Аддитивность определенного интеграла). Если c некоторое число, то

Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru .

при условии, что все указанные интегралы существуют.

Доказательство. Пусть Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru и T такое разбиение, что c попадает на правый конец одно

го из отрезков разбиения. Тогда получаем

Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru .

Переходя к пределу при Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru , получим

Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru .

Пусть теперь Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru . Тогда применяя свойство аддитивности к отрезку Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru , получим

Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru

или

Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru .

Меняя в последнем интеграле пределы интегрирования, получим

Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru .

Аналогично доказывается свойство аддитивности при Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru .

Конец доказательства.

Вопрос 7.2. Основная формула интегрального исчисления (формула Ньютона - Лейбница).

Теорема 7.2. Если Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru непрерывна на отрезке Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru , то Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru , где Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru любая первообразная функции Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru .

Доказательство. Рассмотрим вспомогательную функцию

Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru .

Вычислим производную от функции Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru

Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru .

Так как по свойству аддитивности

Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru ,

то

Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru ,

где была использована теорема о среднем значении

Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru .

Таким образом, Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru есть первообразная для функции Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru . Так как в точке а Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru , то

Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru ,

но если Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru является другой первообразной для функции Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru , то Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru и

Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru

и

Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru .

Конец доказательства.

Замечание 7.1. Из доказательства теоремы следует, что если Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru непрерывна, то она имеет первообразную

Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru .

Конец замечания.

Формула Ньютона-Лейбница сводит вычисление определенного интеграла к вычислению неопределенного интеграла.

Пример 7.1.

Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru .

Конец примера.

Вопрос 7.3. Замена переменных в определенном интеграле.

Теорема 7.3. Пусть Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru непрерывная на отрезке Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru функция, и Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru есть множество значений некоторой функции Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru , непрерывно дифференцируемой на отрезке Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru , причем Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru и Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru , тогда справедлива формула замены переменной

Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru .

Доказательство. Пусть Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru первообразная для функции Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru . Тогда Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru есть первообразная для функции Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru

Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru .

По формуле Ньютона ‑ Лейбница

Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru ,

Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru .

Отсюда следует, что левые части формул равны между собой.

Конец доказательства.

Пример 7.2.

Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru .

Конец примера.

Вопрос 7.4. Интегрирование по частям в определенном интеграле.

Теорема 7.4. Пусть на отрезке Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru заданы две дифференцируемые функции Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru и Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru с непрерывными производными. Тогда справедлива формула интегрирования по частям

Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru

или

Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru .

Доказательство. Проинтегрируем левую и правую часть формулы дифференцирования произведения двух функций

Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru

получим, после переноса, доказываемую теорему

Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru .

Конец доказательства.

Метод интегрирования по частям используется для интегрирования тех же классов функций, что и в случае неопределенных интегралов.

Пример 7.3.

Вопрос 7.1. Аддитивность определенного интеграла - student2.ru .

Конец примера.

Наши рекомендации