А.Н.Шерстнев - Математический анализ
..pdfsLEDOWATELXNO |
, S ( N ; f ) ! Z, f (x) dx. |
oTS@DA |
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e |
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e |
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lim S |
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(f ) = |
lim [S |
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(f) + |
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P |
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f( )m( , )] |
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N |
N |
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N |
N |
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e |
i |
i n i |
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, |
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i= |
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i:i |
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n |
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6; |
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= |
limS( N ; f) = |
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f (x) dx |
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N |
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e |
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Z, |
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e |
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2 |
i |
n |
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( i |
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, |
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i |
PROIZWOLXNY). tAKIM OBRAZOM, f INTEGRIRUEMA, I SPRAWED- |
|||||||||||||||||
LIWO RAWENSTWO (1). |
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2. eSLI f; g : ! R OGRANI^ENY I INTEGRIRUEMY, TO INTEGRIRUEMY |
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f g; f g; f; jfj, PRI^•EM |
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Z |
[f (x) g(x)] dx = Z f (x)dx Z g(x)dx, |
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Z |
f(x) dx = Z f(x)dx: |
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3. pUSTX f |
: ! R OGRANI^ENA, |
= 1 [ 2, |
GDE 1 \ 2 = ; I |
||||||||||||||||||
i (i = 1; 2) |
J-IZMERIMY. tOGDA |
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(3) |
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Z f(x)dx = Z |
f (x) dx + Z |
f (x) dx |
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1 |
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2 |
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|
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 |
|
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|
NAPERED ZADANNOE ^ISLO |
|
tOGDA |
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N |
2 |
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|||||
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||||||||||
N > 0 | |
. |
S f(x1)m( 1) = N: > |
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• |
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|
5. pUSTX f; g; ' : |
! R OGRANI^ENY I INTEGRIRUEMY, PRI^•EM f (x) |
||||||||||||||||
g(x); '(x) 0 DLQ WSEH x 2 . tOGDA |
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Z f(x)'(x)dx Z |
g(x)'(x)dx: |
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w ^ASTNOSTI, |
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Z f (x) dx |
Z jf (x)j dx |
kfk m( ); |
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k |
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k |
x2 j |
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GDE |
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j |
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f |
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sup f (x) . |
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|
6. t E O R E M A [O SREDNEM]. pUSTX f; ' : |
! R OGRANI^ENY I |
||||||||||||||||
INTEGRIRUEMY, PRI^•EM '(x) 0. tOGDA |
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Z |
f (x)'(x) dx = Z |
'(x) dx; |
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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 PUTEM• POWTORNOGO PRIMENENIQ FORMULY nX@TONA- lEJBNICA.
192
|
1. pUSTX = [a; b] [c; d] | NEWYROVDENNYJ PRQMOUGOLXNIK (W R2 ) I |
|||||||||||||||||||
f : ! R INTEGRIRUEMA. tOGDA |
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b |
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d |
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d |
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b |
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Z Z f (x; y) dxdy = Za |
0Zc |
f (x; y)dy1 dx = Zc |
0Za |
f(x; y) dx1 dy: |
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@ |
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A |
@ |
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A |
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pRIWEDENNOE• |
RAWENSTWO TREBUET RAZ_QSNENIQ: IZ INTEGRIRUEMOSTI f NA |
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d |
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|
MNOVESTWE NE SLEDUET, NAPRIMER, SU]ESTWOWANIQ INTEGRALA Zc |
f (x; y) dy |
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PRI L@BOM x 2 [a; b]. pOLOVIM DLQ OPREDEL•ENNOSTI |
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(x) = Zcd f (x; y)dy D (f(x; )); a x b; |
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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- |
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b |
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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 |
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^ASTEJ: |
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x(a = x0 < x1 < : : : < xN = b); y (c = y0 < y1 < : : : < yN = d): |
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pUSTX hN = |
b , a |
; kN = |
d , c |
. tOGDA |
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N |
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N |
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|||
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N |
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N |
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S ( N ) = hN kN |
i;j=1 |
Mij; |
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S ( N ) = hN kN |
i;j=1 |
mij; |
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X |
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X |
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GDE N | SOOTWETSTWU@]EE RAZLOVENIE I, NAPR., |
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mij = infff (x; y)j (x; y) 2 [xi,1; xi] [yj,1; yj]g: |
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pUSTX i 2 [xi,1; xi ] | PROIZWOLXNYE TO^KI. tOGDA |
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( i ) D (f ( i; )) kN |
N |
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N |
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sup f ( i; y)) |
kN Mij : |
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j=1 y |
2 |
[yj,1;yj ] |
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j=1 |
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X |
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|
X |
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193
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N |
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aNALOGI^NO, ( i) kN j=1 mij . sLEDOWATELXNO, |
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P |
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N |
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N |
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N |
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S ( N ; f) = hN |
X |
(kN |
X |
mij ) |
hN |
X |
( i) |
S ( N ; f): |
|
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i=1 |
j=1 |
i=1 |
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|||||
pEREHODQ K PREDELU PRI N ! 1, POLU^IM |
|
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|||||||||||
(1) |
lim N ( i )hN = |
Z Z |
f(x; y) dxdy (PRI L@BOM WYBORE TO^EK i |
2 |
||||||||||||||
|
N i=1 |
|
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|||
[xi,1; xi]),P |
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(2) |
(x) INTEGRIRUEMA, IBO |
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|
S ( x; ) S ( x; ) |
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N |
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||||
|
= |
hN |
i=1 |
[ sup |
|
(x) |
|
[x inf;x ] (x)] |
|
|||||||||
|
|
, |
|
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|
P |
[xi,1;xi] |
|
|
, |
|
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|
|
hN kN i;j[Mij , mij] ! 0 |
(N ! 1): |
|
|||||||||
|
Zab (x) dx = Z Z f(x; y) dxdy. |
|
P |
|
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||||||||
(3) |
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|
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 |
|
|
|
|
|
|
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|||
Z Z |
b1 |
@Z |
|
Z |
|
|
|
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|
|
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 |
) |
|
|
|
|
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194
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|
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 |
|
, |
|
|
|
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|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
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 |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e |
|
1 |
Z |
|
|
|
|
1 |
|
n |
|
e 2 |
|
n |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
Z |
|
dx |
|
|
f (x ; : : : ; x ) dx : : : dx |
|
|
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|||||||||||||||||
|
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|
|
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|
1 |
|
|
|
0 |
|
e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
Z |
|
dx1Z0 |
f (x1; : : : ; xn )dx2 : : : dxn |
|
|
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|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
[a;b]n 1 |
|
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|
||||
|
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|
|
|
|
|
|
= |
|
Z |
|
dx1 |
|
Z1 |
f(ex1; : : : ; xn )dx2 : : : dxn |
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
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1 |
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(x |
) |
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|||||||
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+ |
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Z |
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dx1 |
0 |
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Z 1 |
) |
f (x1; : : : ; xn)dx2 : : : dxn |
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1 |
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= |
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Z |
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dx1 |
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Z1 |
f(xe1; : : : ; xn )dx2 : : : dxn |
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1 |
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(x |
) |
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Z |
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(x1 |
; : : : ; xn) dx2 : : : dxn = |
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[a;b]n 1 |
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e |
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|||||||
= Z dx1 |
0 Z 1 |
|
f (x1; : : : ; xn) dx2 : : : dxn = 0 ). |
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> |
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1 |
n (x ) |
e |
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|
4. z A M E ^ A N I E. iZMERIMOSTX PO vORDANU MNOVESTW 1 I (x1 ) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
NE SLEDUET IZ J -IZMERIMOSTI (SM. 116.9). |
|
|
|
|
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|
5. p R I M E R. wY^ISLIM J = Z Z Z z dxdydz, GDE |
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= f(x; y; z)j z 0; x2 + y2 + z2 1g: |
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iMEEM J = Z |
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1 |
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||||||
, |
1 dxZ Z |
z dydz, GDE (x) = f(y; z)j z 0; y2 + z2 1 , x2g. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
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(x) |
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pO\TOMU |
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p |
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(1,x2,y2)1=2 |
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p |
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1 |
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1,x2 |
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1 |
1,x2 |
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J = |
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Z,1dx1 |
Z,p |
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dyZ0 |
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zdz = Z,1dxZ0 |
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(1 , x2 , y2) dy |
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1,x2 |
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1 |
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4 |
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2 3=2 |
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(1 , x |
) |
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dx = |
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4 |
: |
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|
|
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|
|
|
195
x124. zAMENA PEREMENNYH W KRATNOM INTEGRALE
dANNU@ TEMU OBY^NO NE UDA•ETSQ 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) |
|
: |
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|
|
@y |
|
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@y |
|
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2 |
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@u |
|
|
@v |
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
||||||
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
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 |
|
|
|
|
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|
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j! |
P |
j |
|
j! |
P |
|
j |
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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 ).
|
|
|
|
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|
J (x) = det 0 |
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6 |
|
2 |
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||||||
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|
(2) GLADKOE OTOBRAVENIE, |
(x) = 0 (x |
|
). |
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||||||||||||||||||||
|
|
pUSTX f : 0 ! R INTEGRIRUEMA. tOGDA |
|
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|||||||||||||||
( ) |
|
|
|
|
Z 0 f (y)dy = Z f ( (x))jJ (x)j dx: |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
(fORMULA ( ) UTWERVDAET, W ^ASTNOSTI, SU]ESTWOWANIE INTEGRALA W |
||||||||||||||||||||||||||||
PRAWOJ ^ASTI ( )). |
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||||||
|
rAZOBXEM |
|
KUBI^ESKOJ SETKOJ NA ^ASTI |
1; : : : ; s |
\TO LINEJNO SWQZNYE |
|||||||||||||||||||||||
|
• |
|
|
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|
|
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|
( |
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MNOVESTWA). mNOVESTWA 0 |
|
|
|
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= |
|
) OBRAZU@T RAZLOVENIE 0 |
|||||||||||||||||||||
|
= ( i ) (i |
1; s |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
0 |
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
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|
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2 |
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|
|
m( 0 ) = |
|
MNOVESTWA |
. |
s U^ETOM P |
. 1 |
I |
122.6 |
NAJDUTSQ |
xi |
i , |
^TO |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
• |
|
|
|
|
|
|
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|
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||||||||||||
Z jJ (x)j dx = jJ(xi)jm( i). pOLOVIM TEPERX yi = (xi ). tOGDA |
|
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i |
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||||||||||||||||||||||||||
i |
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f (y)dy |
|
= |
lim |
P |
f |
(yi )m( 0i) = lim |
P |
f |
( (xi )) J (xi) m( i) |
|
||||||||||||||||
|
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|
j 0j!0 |
|
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|
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j |
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|
j |
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|
i |
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|
|
i |
|
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||||||
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= |
Z f( (x))jJ (x)j dx: |
|
> |
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||||||
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|
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|
|
|
|
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); |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
j |
|
j! |
0 |
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
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 |
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|
|
|
|
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@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, |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
" |
|
|
|
|
|
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@f |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
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@f |
|
|
2 |
# |
1=2 |
|
|
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= |
lim |
|
|
|
1 + |
|
|
|
(xi; yi ) |
|
+ |
|
|
(xi; yi) |
|
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|||||||||||||||||||
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|
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|
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Z Z "1 + |
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@f |
2 |
+ |
@f |
2 |
# |
|
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|
|
|
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|
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@x |
@y |
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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^ET• WWEDENIQ 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 OPREDELEN• KAK 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). |
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1 |
dx |
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4. p R I M E R. iNTEGRAL Z0 |
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x |
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( > 0) IMEET OSOBENNOSTX W 0; |
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lim |
1 dx = |
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lim |
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1 |
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[1 |
, |
"1, ] = |
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1 |
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ESLI < 1, |
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1 |
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"!0+ Z" x |
"!0+ 1 |
, |
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( +, |
; |
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ESLI > 1. |
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1 |
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pRI = 1 |
1 |
dx |
= |
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. tAKIM OBRAZOM, |
1 |
dx |
SHO- |
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lim |
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x |
, |
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Z0 |
x |
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"!0+ Z" |
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"!0+ |
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1 |
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DITSQ PRI < 1 I RASHODITSQ PRI |
1. |
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x127. sWOJSTWA INTEGRALA S OSOBENNOSTX@ |
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sLEDU@]EE SWOJSTWO WYTEKAET NEPOSREDSTWENNO IZ 126.1: |
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Za |
b |
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b |
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1. eSLI INTEGRALY |
f (t) dt; |
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g(t) dt S OSOBENNOSTX@ W TO^KE b |
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Za |
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b |
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SHODQTSQ, TO DLQ L@BYH ; 2 R SHODITSQ Za |
[ f (t) + g(t)] dt, PRI^•EM |
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b |
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b |
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b |
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Za [ f(t) + g(t)] dt = Za |
f (t)dt + Za |
f (t)dt: |
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oTMETIM, ^TO INTEGRAL W LEWOJ ^ASTI NAPISANNOGO RAWENSTWA MOVET OKAZATXSQ DAVE SOBSTWENNYM.
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b |
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b |
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2. z A M E ^ A N I E. iZ SHODIMOSTI INTEGRALOW Za |
f (t)dt;b Za g(t)dt |
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S OSOBENNOSTX@ W TO^KE b NE SLEDUET SHODIMOSTX INTEGRALA |
Za f (t)g(t)dt. |
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f |
nAPRIMER, POLOVIM f (t) = g(t) = t,1=2 (0 < t |
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g |
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1) I U^TEM• |
126.4. |
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b |
y |
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Za |
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3. [kRITERIJ kO[I]. iNTEGRAL |
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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 |
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SHODITSQ TTOGDA SU]ESTWUET lim F (z). pO KRITERI@ kO[I 19.4 |
lim F (z) |
z!b, |
z!b, |
200