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А.Н.Шерстнев - Математический анализ

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sLEDOWATELXNO

, S ( N ; f ) ! Z, f (x) dx.

oTS@DA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim S

 

 

(f ) =

lim [S

 

(f) +

 

P

 

f( )m( , )]

 

 

 

 

N

N

 

 

 

N

N

 

 

 

 

e

i

i n i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

i=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i:i

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

limS( N ; f) =

 

f (x) dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

e

 

Z,

 

e

 

 

 

 

 

2

i

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( i

 

,

 

i

PROIZWOLXNY). tAKIM OBRAZOM, f INTEGRIRUEMA, I SPRAWED-

LIWO RAWENSTWO (1).

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. eSLI f; g : ! R OGRANI^ENY I INTEGRIRUEMY, TO INTEGRIRUEMY

f g; f g; f; jfj, PRI^EM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

[f (x) g(x)] dx = Z f (x)dx Z g(x)dx,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

f(x) dx = Z f(x)dx:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. pUSTX f

: ! R OGRANI^ENA,

= 1 [ 2,

GDE 1 \ 2 = ; I

i (i = 1; 2)

J-IZMERIMY. tOGDA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3)

 

 

 

 

 

 

 

Z f(x)dx = Z

f (x) dx + Z

f (x) dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

W TOM SMYSLE, ^TO ESLI OPREDELENA ODNA IZ ^ASTEJ RAWENSTWA (3), TO OPREDELENA I DRUGAQ, I ONI RAWNY.

s POMO]X@ P. 1 DOKAZATELXSTWA PP. 2, 3 SWODQTSQ K PRIMENENI@ TEOREMY lEBEGA (x121). pROWERIM INTEGRIRUEMOSTX PROIZWEDENIQ INTEGRIRUEMYH FUNKCIJ. pUSTX f; g : , ! R | KAKIE-LIBO OGRANI^ENNYE PRODOLVENIQ FUNKCIJ f; g. ew eSILU P. 1 f; g~ INTEGRIRUEMY I PO TEOREME lEBEGA ONI NEPRERYWNY P.W. sLEDOWATELXNOe , P.W. NEPRERYWNA FUNKCIQ f g, QWLQ@]AQSQ OGRANI^ENNYM PRODOLVENIEM FUNKCII f g. pO TEOREME lEBEGAe e f g INTEGRIRUEMA, I W SILU P. 1, INTEGRIRUEMA f g: >

4. z eA Me E ^ A N I E. dLQ NEOGRANI^ENNOJ FUNKCII f IZ SU]ESTWO-

WANIQ PRAWOJ ^ASTI (3) NE SLEDUET INTEGRIRUEMOSTX f PO MNOVESTWU . dEJSTWITELXNO, POLOVIM (rIS. 21)

 

 

0;

 

ESLI x 2 00,

= 0

[ 00

; f(x) = (

1

;

ESLI x = (x1; 0) 2 0nf g.

x1

191

tOGDA Z0

f(x) dx = Z00

f(x)dx = 0, NO Z f(x)dx NE SU]ESTWUET, IBO INTEG-

 

 

 

RALXNAQ SUMMA S FUNKCII f MOVET BYTX WYBRANA SKOLX UGODNO BOLX[OJ:

POLOVIM, NAPRIMER, DLQ RAZLOVENIQ NA rIS. 22 x1

=

 

m( 1 )

; 0

1,

GDE

 

 

 

 

NAPERED ZADANNOE ^ISLO

 

tOGDA

 

 

 

N

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N > 0 |

.

S f(x1)m( 1) = N: >

 

 

 

 

 

 

 

5. pUSTX f; g; ' :

! R OGRANI^ENY I INTEGRIRUEMY, PRI^EM f (x)

g(x); '(x) 0 DLQ WSEH x 2 . tOGDA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z f(x)'(x)dx Z

g(x)'(x)dx:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w ^ASTNOSTI,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z f (x) dx

Z jf (x)j dx

kfk m( );

 

 

 

 

 

k

 

k

x2 j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

GDE

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

sup f (x) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. t E O R E M A [O SREDNEM]. pUSTX f; ' :

! R OGRANI^ENY I

INTEGRIRUEMY, PRI^EM '(x) 0. tOGDA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

f (x)'(x) dx = Z

'(x) dx;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

GDE | PODHODQ]EE ^ISLO IZ OTREZKA [inf f (x); sup f(x)]. w ^ASTNOSTI,

 

x2

x2

ESLI ZAMKNUTO I LINEJNO SWQZNO, A f NEPRERYWNA, TO SU]ESTWUET

x0 2 TAKOE, ^TO

 

 

Z

f(x)'(x) dx = f (x0)Z

'(x) dx:

 

 

 

dOKAZATELXSTWO P. 5{6 PODOBNO SLU^A@ INTEGRALA PO OTREZKU. w ^ASTNOM UTWERVDENII P. 6 U^TITE 70.4 (!!). >

x123. sWQZX KRATNOGO INTEGRALA S POWTORNYM

tEPERX MY IZLOVIM PROCEDURU, ^ASTO POZWOLQ@]U@ \FFEKTIWNO WY- ^ISLQTX KRATNYJ INTEGRAL PUTEMPOWTORNOGO PRIMENENIQ FORMULY nX@TONA- lEJBNICA.

192

 

1. pUSTX = [a; b] [c; d] | NEWYROVDENNYJ PRQMOUGOLXNIK (W R2 ) I

f : ! R INTEGRIRUEMA. tOGDA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

d

 

 

 

 

d

 

b

 

 

 

 

 

Z Z f (x; y) dxdy = Za

0Zc

f (x; y)dy1 dx = Zc

0Za

f(x; y) dx1 dy:

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

 

A

@

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pRIWEDENNOE

RAWENSTWO TREBUET RAZ_QSNENIQ: IZ INTEGRIRUEMOSTI f NA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

MNOVESTWE NE SLEDUET, NAPRIMER, SU]ESTWOWANIQ INTEGRALA Zc

f (x; y) dy

PRI L@BOM x 2 [a; b]. pOLOVIM DLQ OPREDELENNOSTI

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x) = Zcd f (x; y)dy D (f(x; )); a x b;

 

 

GDE D

(f (x; )) | NIVNIJ INTEGRAL dARBU FUNKCII y

! f (x; y); y 2 [c; d].

|TA WELI^INA OPREDELENA, TAK KAK f OGRANI^ENA W SILU NEWYROVDENNOSTI

(SM.

x

118). mOVNO S^ITATX, ^TO (x) | PROIZWOLXNAQ TO^KA IZ OTREZ-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

KA [D (f(x; )); D (f (x; ))]. iTAK, TREBUETSQ DOKAZATX, ^TO Za (x)dx =

Z Z f (x; y)dxdy. rAZOBXEM

KAVDYJ IZ OTREZKOW [a; b];

[c; d] NA N RAWNYH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ASTEJ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x(a = x0 < x1 < : : : < xN = b); y (c = y0 < y1 < : : : < yN = d):

pUSTX hN =

b , a

; kN =

d , c

. tOGDA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

S ( N ) = hN kN

i;j=1

Mij;

 

S ( N ) = hN kN

i;j=1

mij;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

GDE N | SOOTWETSTWU@]EE RAZLOVENIE I, NAPR.,

 

 

 

 

 

 

 

 

mij = infff (x; y)j (x; y) 2 [xi,1; xi] [yj,1; yj]g:

 

 

pUSTX i 2 [xi,1; xi ] | PROIZWOLXNYE TO^KI. tOGDA

 

 

 

 

 

 

 

( i ) D (f ( i; )) kN

N

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

sup f ( i; y))

kN Mij :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j=1 y

2

[yj,1;yj ]

 

 

 

j=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

X

 

 

193

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

aNALOGI^NO, ( i) kN j=1 mij . sLEDOWATELXNO,

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

N

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

S ( N ; f) = hN

X

(kN

X

mij )

hN

X

( i)

S ( N ; f):

 

 

i=1

j=1

i=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pEREHODQ K PREDELU PRI N ! 1, POLU^IM

 

 

 

 

 

 

 

(1)

lim N ( i )hN =

Z Z

f(x; y) dxdy (PRI L@BOM WYBORE TO^EK i

2

 

N i=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[xi,1; xi]),P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2)

(x) INTEGRIRUEMA, IBO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S ( x; ) S ( x; )

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

hN

i=1

[ sup

 

(x)

 

[x inf;x ] (x)]

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

P

[xi,1;xi]

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

hN kN i;j[Mij , mij] ! 0

(N ! 1):

 

 

Zab (x) dx = Z Z f(x; y) dxdy.

 

P

 

 

 

 

 

 

 

(3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. z A M E ^ A N I E. iZ DOKAZATELXSTWA P. 1 WIDNO, ^TO y MOVNO S^ITATX

WEKTOROM, TAK ^TO ESLI f :

!

R

INTEGRIRUEMA, =

 

f

(x1

; : : : ; xn)

j

ai xi bi (i = 1; n)g, TO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z Z

b1

@Z

 

Z

 

 

 

 

 

 

A

 

 

Za

0

 

 

 

 

 

 

 

 

: : : f(x1; : : : ; xn)dx1 : : : dxn =

1

0

: : :

 

 

f (x1; : : : ; xn)dx2 : : : dxn1 dx1;

GDE 0 = [a2; b2] : : : [an; bn ]. tAKIM OBRAZOM, DLQ INTEGRIRUEMOJ FUNKCII

f : ! R IMEET MESTO FORMULA

b1

 

b2

bn

 

 

 

 

 

 

 

Z : : :Z f(x1; : : : ; xn )dx1: : : dxn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= Za1 dx1Za2 dx2: : : Zan f (x1; : : : ; xn )dxn:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. [oB]IJ SLU^AJ]. pUSTX | J-IZMERIMO W PROSTRANSTWE Rn PERE-

MENNYH x1; : : : ; xn; 1 | PROEKCIQ NA OSX Ox1 I f :

!

R OGRANI^ENA

I INTEGRIRUEMA. pUSTX J-IZMERIMY MNOVESTWA (x1 )

 

(x2; : : : ; xn )

 

 

Rn,1j (x1; : : : ; xn ) 2 g (W Rn,1 ) I 1 (W R1). tOGDA

f

 

 

 

2

Z : : :Z f(x1; : : : ; xn )dx1: : : dxn = Z dx1

Z1

 

f (x1; : : : ; xn) dx2 : : : dxn:

 

 

 

 

1

(x

)

 

 

 

 

 

 

 

194

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

1

 

 

 

 

 

2

 

 

 

n

 

pOMESTIM W PARALLELEPIPED

 

Rn; = [a; b]

 

0, GDE 0 |

PARALLELEPIPED W PROSTRANSTWE R ,

PEREMENNYH x ; : : : ; x . pOLOVIM

 

 

 

f (x);

ESLI x

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

(x) =

0;

 

 

ESLI x 2

. tOGDA S U^ETOM P. 2 (SM. WY[E) IMEEM

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

n

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z f (x)dx = Z

 

f(x) dx = Za dx1Z0

f (x1; : : : ; xn) dx2 : : : dxn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

1

Z

 

 

 

 

1

 

n

 

e 2

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

Z

 

dx

 

 

f (x ; : : : ; x ) dx : : : dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

0

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

Z

 

dx1Z0

f (x1; : : : ; xn )dx2 : : : dxn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[a;b]n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

Z

 

dx1

 

Z1

f(ex1; : : : ; xn )dx2 : : : dxn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

(x

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

Z

 

dx1

0

 

Z 1

)

f (x1; : : : ; xn)dx2 : : : dxn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

n (x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

Z

 

dx1

 

Z1

f(xe1; : : : ; xn )dx2 : : : dxn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

(x

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(TAK KAK

 

 

Z

 

 

dx1Z0 f

(x1

; : : : ; xn) dx2 : : : dxn =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[a;b]n 1

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= Z dx1

0 Z 1

 

f (x1; : : : ; xn) dx2 : : : dxn = 0 ).

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

n (x )

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. z A M E ^ A N I E. iZMERIMOSTX PO vORDANU MNOVESTW 1 I (x1 )

NE SLEDUET IZ J -IZMERIMOSTI (SM. 116.9).

 

 

 

 

 

 

 

5. p R I M E R. wY^ISLIM J = Z Z Z z dxdydz, GDE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= f(x; y; z)j z 0; x2 + y2 + z2 1g:

 

 

 

iMEEM J = Z

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

1 dxZ Z

z dydz, GDE (x) = f(y; z)j z 0; y2 + z2 1 , x2g.

 

 

 

 

 

 

 

 

(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pO\TOMU

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

(1,x2,y2)1=2

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1,x2

 

 

 

 

 

 

1

1,x2

 

 

 

 

J =

 

Z,1dx1

Z,p

 

dyZ0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

zdz = Z,1dxZ0

 

 

 

(1 , x2 , y2) dy

 

 

1,x2

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

2 3=2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

3Z0

(1 , x

)

 

 

dx =

 

4

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

195

x124. zAMENA PEREMENNYH W KRATNOM INTEGRALE

dANNU@ TEMU OBY^NO NE UDAETSQ IZLOVITX NA LEKCIQH SO WSEJ NEOB- HODIMOJ STROGOSTX@, PO\TOMU RQD MOMENTOW W POSLEDU@]EM IZLOVENII NOSIT \WRISTI^ESKIJ HARAKTER.

1. iZMENENIE MERY PRI PREOBRAZOWANII KOORDINAT. dLQ PROSTOTY IZLOVENIQ OGRANI^IMSQ PLOSKIM SLU^AEM. pUSTX NA PLOSKOSTI R2 TO^EK (u; v) ZADANA J -IZMERIMAQ OTKRYTAQ LINEJNO SWQZNAQ OBLASTX . pUSTX

ZADANO BIEKTIWNOE PREOBRAZOWANIE OBLASTI NA OBLASTX 0 PEREMEN- NYH (x; y) W DRUGOM \KZEMPLQRE R2 : (u; v) = (x(u; v); y(u; v)); (u; v) 2 . bUDEM S^ITATX, ^TO | GLADKOE OTOBRAVENIE, TO ESTX NEPRERYWNO DIFFERENCIRUEMO I 0 (u; v) DOPUSKAET NEPRERYWNOE PRODOLVENIE NA ,. pUSTX DALEE

 

 

@x

 

 

@x

 

 

 

 

 

J(u; v) = det 0(u; v) =

 

@u

 

 

@v

 

= 0;

(u; v)

 

:

 

 

@y

 

 

 

@y

 

 

6

 

2

 

 

@u

 

 

@v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kAK NAJTI VORDANOWU MERU MNOVESTWA 0

? rASSMOTRIM MALYJ PRQMO-

UGOLXNIK S WER[INAMI

P1 = (u; v); P2 = (u + du; v); P3 = (u + du; v + dv); P4 = (u; v + dv): pOSLE PREOBRAZOWANIQ WER[INY PREOBRAZU@TSQ SOOTWETSTWENNO W

TO^KI

 

 

P10

=

(x(u; v); y(u; v)); P20 = (x(u + du; v); y(u + du; v));

P30

=

(x(u + du; v + dv); y(u + du; v + dv));

P40

= (x(u; v + dv); y(u; v + dv)):

zAMENIM MNOVESTWO ( ) NA PARALLELOGRAMM 0 S WER[INAMI W TO^KAH

(x; y); (x + @x@udu; y + @u@y du);

(x + @x@udu + @x@v dv; y + @u@y du + @y@vdv); (x + @x@v dv; y + @y@vdv);

KOORDINATY KOTORYH OTLI^A@TSQ OT KOORDINAT SOOTWETSTWENNO TO^EK P10; P20; P30; P40 NA WELI^INY WYS[EGO PORQDKA MALOSTI PO SRAWNENI@ SO

196

! Rn OBLA-

SME]ENIQMI du; dv. pLO]ADX PARALLELOGRAMMA 0

 

 

@x

du

@x

dv

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m( 0) = j

 

@u

@v

 

j = jJ (u; v)jdudv

 

@y

du

 

@y

dv

 

 

 

 

 

 

@u

 

@v

 

 

(TO^KI ISHODNOGO PRQMOUGOLXNIKA MOVNO ZANUMEROWATX TAK, ^TOBY

du; dv > 0). rAZBIWAQ TEPERX ISHODNU@ OBLASTX SETKAMI MALYH PRQ-

MOUGOLXNIKOW TAK, ^TOBY j j ! 0, IMEEM

 

 

 

 

 

m( 0) =

 

lim

 

m( ( i)) =

lim

 

 

m( 0 )

 

j

 

0

i

 

j

 

0

 

i

 

i

 

 

 

 

 

 

 

j!

P

j

 

j!

P

 

j

 

j j!0

i

j

 

 

 

Z Z j

=

 

lim

P

 

J(ui; vi) m( i) =

 

 

J (u; v) dudv:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. t E O R E M A [O ZAMENE PEREMENNYH]. pUSTX ( Rn ) | J-IZMERIMAQ OTKRYTAQ LINEJNO SWQZNAQ OBLASTX I OTOBRAVENIE : ,

DAET SWOJSTWAMI:

(1) BIEKTIWNO OTOBRAVAET NA OBLASTX 0 ( Rn ) (BIEKTIWNOSTX MOVET NARU[ATXSQ NA GRANICE ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J (x) = det 0

 

 

6

 

2

 

 

 

 

 

 

 

(2) GLADKOE OTOBRAVENIE,

(x) = 0 (x

 

).

 

 

 

 

 

pUSTX f : 0 ! R INTEGRIRUEMA. tOGDA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( )

 

 

 

 

Z 0 f (y)dy = Z f ( (x))jJ (x)j dx:

 

 

 

 

 

 

(fORMULA ( ) UTWERVDAET, W ^ASTNOSTI, SU]ESTWOWANIE INTEGRALA W

PRAWOJ ^ASTI ( )).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rAZOBXEM

 

KUBI^ESKOJ SETKOJ NA ^ASTI

1; : : : ; s

\TO LINEJNO SWQZNYE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

 

 

 

MNOVESTWA). mNOVESTWA 0

 

 

 

 

=

 

) OBRAZU@T RAZLOVENIE 0

 

= ( i ) (i

1; s

 

 

 

0

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

m( 0 ) =

MNOVESTWA

.

s U^ETOM P

. 1

I

122.6

NAJDUTSQ

xi

i ,

^TO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z jJ (x)j dx = jJ(xi)jm( i). pOLOVIM TEPERX yi = (xi ). tOGDA

 

 

i

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (y)dy

 

=

lim

P

f

(yi )m( 0i) = lim

P

f

( (xi )) J (xi) m( i)

 

 

 

 

 

 

 

j 0j!0

 

 

 

 

 

 

 

j j!0

 

 

 

j

 

 

j

 

 

 

 

Z0

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

Z f( (x))jJ (x)j dx:

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

197

3. p R I M E R. pUSTX | J -IZMERIMOE OTKRYTOE LINEJNO SWQZNOE MNOVESTWO W PLOSKOSTI R2 S POLQRNYMI KOORDINATAMI (r; ') : f(r; ')j r > 0; 0 < ' < 2 g. pUSTX PREOBRAZOWANIE x = r cos '; y = r sin ' OPREDELQET BIEKTIWNOE PREOBRAZOWANIE NA OBLASTX 0 W PLOSKOSTI S

DEKARTOWYMI KOORDINATAMI.

tOGDA

 

 

 

 

 

 

 

 

J (r; ') =

cos'

,r sin'

= r > 0;

(r; ')

2

:

 

 

 

sin '

r cos '

 

 

 

 

 

pO\TOMU Z 0Z

f(x; y) dxdy = Z Z f(r cos'; r sin ')r drd'. zDESX MOVNO ZAME-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NITX I 0

SOOTWETSTWENNO NA , I 0, (SM. 122.1).

 

 

x125. pLO]ADX POWERHNOSTI

 

 

 

 

 

 

pUSTX POWERHNOSTX S W R3 OPISYWAETSQ URAWNENIEM

 

 

 

 

 

z = f (x; y); (x; y) 2 ,;

 

 

 

GDE | J -IZMERIMAQ OTKRYTAQ OBLASTX, A FUNKCIQ f | GLADKAQ NA ,.

pUSTX

( 1; : : : ; n ) |

RAZLOVENIE

 

I

(xi; yi )

2 i

|

PROIZWOLXNYE

 

 

 

 

 

TO^KI. cILINDR S OSNOWANIEM i I OBRAZU@]IMI PARALLELXNYMI OSI Oz WYREVET NA POWERHNOSTI S ^ASTX Si: PUSTX Li | ^ASTX KASATELXNOJ PLOSKOSTI K POWERHNOSTI W TO^KE (xi; yi; f (xi; yi )), LEVA]AQ WNUTRI \TOGO CILINDRA. pO OPREDELENI@ PLO]ADX POWERHNOSTI S RAWNA PREDELU (ESLI ON SU]ESTWUET)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

lim

 

 

 

m(Li);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

j!

0

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

GDE m(Li) | PLOSKAQ VORDANOWA MERA MNOVESTWA Li . kOSINUS OSTROGO

UGLA NORMALI

ni

K

S

W TO^KE

(xi; yi; f(xi

; yi))

S OSX@

Oz

RAWEN

SM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23,1=2

( . x79)

cos(ni; z) = 21 +

 

 

 

@f

(xi; yi)

 

2

+

 

 

@f

(xi; yi)

:

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

@x

 

 

 

 

!

 

 

 

 

 

@y

 

!

5

 

 

o^EWIDNO, i ESTX ORTOGONALXNAQ PROEKCIQ Li NA PLOSKOSTX XOY, I SLE-

DOWATELXNO m( i ) = m(Li) cos(ni; z). tAKIM OBRAZOM,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"

 

 

 

 

 

 

@f

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

@f

 

 

2

#

1=2

 

 

=

lim

 

 

 

1 +

 

 

 

(xi; yi )

 

+

 

 

(xi; yi)

 

m( i )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j j!0

i

 

 

 

 

@x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1=2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

Z Z "1 +

 

@f

2

+

@f

2

#

 

 

dxdy:

 

 

 

 

 

@x

@y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

198

nesobstwennye integraly

x126. iNTEGRAL S OSOBENNOSTX@ W ODNOM IZ KONCOW

dLQ MNOGIH PRILOVENIJ INTEGRALA rIMANA NA ^ISLOWOJ PRQMOJ I W Rn VELATELXNO IMETX PROCEDURU, POZWOLQ@]U@ INTEGRIROWATX PO NE- OGRANI^ENNYM OBLASTQM ILI PO OGRANI^ENNYM OBLASTQM INTEGRIROWATX NEOGRANI^ENNYE FUNKCII. zA S^ETWWEDENIQ DOPOLNITELXNOGO PREDELXNO- GO PEREHODA MOVNO RAS[IRITX PONQTIE INTEGRALA rIMANA NA UKAZANNYE SITUACII. rASSMOTRIM SNA^ALA SLU^AJ ^ISLOWOJ PRQMOJ.

1. pUSTX a 2 R; b 2 R[ f+1g, I FUNKCIQ f : [a; b) ! R INTEGRIRUEMA PO rIMANU NA KAVDOM OTREZKE WIDA [a; x](a < x < b). fORMALXNYJ SIMWOL

 

b

 

(1)

Za

f (t)dt

NAZYWAETSQ INTEGRALOM OT FUNKCII f S OSOBENNOSTX@ W PRAWOM KONCE

(TO^KE b), ESLI LIBO b = +1, LIBO b 2 RI f NE OGRANI^ENA NA PROMEVUTKE [a; b). iNTEGRAL (1) NAZYWAETSQ SHODQ]IMSQ, ESLI SU]ESTWUET KONE^NYJ

PREDEL lim Z xf(t) dt; W \TOM SLU^AE SIMWOL (1) ISPOLXZUETSQ TAKVE DLQ

x!b, a

OBOZNA^ENIQ PREDELA

 

b

x

 

(2):

Za

f(t) dt = lim

f(t) dt

 

x!b, Za

 

eSLI UKAZANNYJ PREDEL NE SU]ESTWUET, INTEGRAL (1) NAZYWAETSQ RASHODQ- ]IMSQ. aNALOGI^NO OPREDELQETSQ INTEGRAL S OSOBENNOSTX@ W LEWOM KON- CE.

z A M E ^ A N I Q. 2. iZ OPREDELENIQ P. 1 SLEDUET, ^TO INTEGRAL S OSO- BENNOSTX@ ZAWEDOMO NE SU]ESTWUET KAK INTEGRAL rIMANA. oDNAKO, ESLI b 2 R I f : [a; b) ! R INTEGRIRUEMA PO rIMANU, TO RAWENSTWO (2) SPRA- WEDLIWO (!!). pO\TOMU INOGDA UDOBNO GOWORITX OB INTEGRALE (1), DOPUSKAQ, ^TO LIBO ON OPREDELENKAK INTEGRAL rIMANA (EGO TOGDA NAZYWA@T SOB- STWENNYM INTEGRALOM), LIBO ON IMEET OSOBENNOSTX W TO^KE b (TOGDA EGO NAZYWA@T NESOBSTWENNYM).

199

3. iZ OPREDELENIQ INTEGRALA S OSOBENNOSTX@ W PRAWOM KONCE SLEDU-

ET, ^TO INTEGRAL (1) SHODITSQ TTOGDA SHODITSQ INTEGRAL

Zcbf (t)dt PRI

NEKOTOROM c (a < c < b).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. p R I M E R. iNTEGRAL Z0

 

x

 

( > 0) IMEET OSOBENNOSTX W 0;

 

 

lim

1 dx =

 

lim

 

 

1

 

[1

,

"1, ] =

 

 

1

 

;

ESLI < 1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"!0+ Z" x

"!0+ 1

,

 

 

 

 

 

 

( +,

;

 

ESLI > 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

pRI = 1

1

dx

=

 

 

lim ln " = +

 

. tAKIM OBRAZOM,

1

dx

SHO-

lim

 

x

,

 

Z0

x

 

 

"!0+ Z"

 

 

 

"!0+

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

DITSQ PRI < 1 I RASHODITSQ PRI

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x127. sWOJSTWA INTEGRALA S OSOBENNOSTX@

 

 

 

 

 

sLEDU@]EE SWOJSTWO WYTEKAET NEPOSREDSTWENNO IZ 126.1:

 

 

 

 

 

 

 

 

Za

b

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. eSLI INTEGRALY

f (t) dt;

 

g(t) dt S OSOBENNOSTX@ W TO^KE b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Za

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

SHODQTSQ, TO DLQ L@BYH ; 2 R SHODITSQ Za

[ f (t) + g(t)] dt, PRI^EM

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

Za [ f(t) + g(t)] dt = Za

f (t)dt + Za

f (t)dt:

 

 

 

 

oTMETIM, ^TO INTEGRAL W LEWOJ ^ASTI NAPISANNOGO RAWENSTWA MOVET OKAZATXSQ DAVE SOBSTWENNYM.

 

 

 

 

 

b

 

b

 

2. z A M E ^ A N I E. iZ SHODIMOSTI INTEGRALOW Za

f (t)dt;b Za g(t)dt

S OSOBENNOSTX@ W TO^KE b NE SLEDUET SHODIMOSTX INTEGRALA

Za f (t)g(t)dt.

f

nAPRIMER, POLOVIM f (t) = g(t) = t,1=2 (0 < t

 

 

 

g

 

 

1) I U^TEM

126.4.

 

 

b

y

 

 

 

 

 

 

Za

 

 

 

 

 

3. [kRITERIJ kO[I]. iNTEGRAL

 

f(t) dt S OSOBENNOSTX@ W b SHODIT-

SQ TTOGDA 8" > 0 9c < b 8x; y 2 (c; b) (jZx f(t)dtj < ").

 

pOLOVIM F (z) = Zazf (t)dt (a z < b). sOGLASNO 126.1 NA[ INTEGRAL

SHODITSQ TTOGDA SU]ESTWUET lim F (z). pO KRITERI@ kO[I 19.4

lim F (z)

z!b,

z!b,

200