Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Dukhon2.pdf
Скачиваний:
202
Добавлен:
09.06.2015
Размер:
1.34 Mб
Скачать

Функция f (x) называется подынтегральной функцией; вы-

ражение f (x)dx подынтегральным выражением; задача о нахо-

ждении b f (x)dx интегрированием функции f (x) на отрезке

a

[a;b]. Числа a и b называются пределами интегрирования. Суще-

ственным отличием определенного интеграла от рассмотренного в предыдущем параграфе неопределенного интеграла состоит в том, что неопределенный интеграл представляет собой класс функций, а определенный интеграл, как это следует из его определения, – число.

Формула Ньютона-Лейбница. Определенный интеграл от

функции

f (x) на отрезке [a;b] может быть вычислен с помощью

формулы

 

 

 

 

 

 

b

f (x)dx = F (x)

 

ab = F (b)F (a),

(3.2.1)

 

 

 

a

 

 

 

 

где F (x)

– любая первообразная функции f (x). Эта формула на-

зывается формулой Ньютона-Лейбница.

Свойства определенного интеграла

1. Если длина промежутка интегрирования равна нулю, то определенный интеграл от произвольной функции равен нулю:

 

a

f (x)dx = 0.

(3.2.2)

2. Если функция a f (x) интегрируема на отрезке [a;b], то

она интегрируема и на отрезке [b;a] и

 

b

f (x)dx = −a

f (x)dx.

(3.2.3)

a

 

b

 

 

3. Определенный интеграл не зависит от обозначения переменной интегрирования:

186

b f (x)dx = b f (t )dt = b f (s)ds = ...

a

a

a

4. Определенный интеграл от суммы (разности) функций равен сумме (разности) интегралов слагаемых:

b ( f (x)± g (x))dx = b f (x)dx ± b g (x)dx. (3.2.3)

a

a

a

5. Постоянный множитель можно вынести за знак определенного интеграла:

b

kf (x)dx = kb

f (x)dx.

(3.2.4)

a

a

 

 

6. Пусть a < c < b . Тогда определенный интеграл от произвольной функции f (x) на отрезке [a;b] равен сумме интегралов от

той же функции на отрезках [a;c] и [c;b]:

 

b

f (x)dx = c

f (x)dx + b

f (x)dx.

(3.2.5)

 

a

 

 

a

c

 

 

7.

Если f (x)g (x) для всех x [a;b], то

 

 

 

b

f (x)dx b g (x)dx.

 

 

 

a

 

 

a

 

 

8.

Если числа М и m – соответственно наибольшее и наи-

меньшее значения функции f (x) на отрезке [a;b], то

 

 

m (b a)b

f (x)dx M (b a).

(3.2.6)

 

 

 

 

a

 

 

 

9.

Существует такая точка c [a;b], что

 

 

 

 

b

f (x)dx = f (c)(b a)

(3.2.7)

(теорема о среднем).

a

 

 

 

 

 

f (x)

 

 

 

10. Если функция

 

четная, то

 

 

187

a f (x)dx = 2a f (x)dx.

a

f (x)

0

11. Если функция

нечетная, то

a f (x)dx = 0.

a

Вычисление определенного интеграла осуществляется в основном при помощи формулы Ньютона-Лейбница и, следовательно, требует нахождения первообразной подынтегральной функции. Поэтому основные приемы вычисления определенного интеграла те же, что и для неопределенного, хотя их применение к вычислению определенного интеграла имеет свои специфические особенности.

Непосредственное интегрирование

Пример 3.2.1. Найти интеграл:

1 (6 x2 2 x 5)dx.

1

Решение. Поскольку

(6 x2 2 x 5)dx = 2 x3 x2 5 x +C ,

то в соответствии с формулой Ньютона-Лейбница

1

(6 x2 2 x 5)dx = (2x3 x2 5 x) 11 = (2 13 12 5 1)

1

(2 (1)3 (1)2 5 (1))= (2 1 5)(2 1 + 5)=

= −4 2 = −6.

Ответ: -6.

188

Пример 3.2.2. Найти интеграл:

π

2 cos 3x cos 5 xdx.

π2

Решение. Преобразуем подынтегральную функцию с помощью формулы

cosα cos β = 21 (cos (α β )+ cos (α + β )).

cos 3x cos 5 x = 21 (cos (3x 5 x)+ cos (3x + 5 x))= 21 (cos 2 x + cos 8 x).

Получим:

π

π

 

 

 

π

2

cos 3x cos 5 xdx = 2

1

(cos 2 x + cos 8 x)dx =

1

2 (cos 2 x + cos 8 x)dx =

2

2

π

π

 

π

2

2

 

 

 

2

ππ

=

1

2

1

2

 

 

1

 

1

sin 2 x

π

1

 

1

sin 8 x

π

 

cos 2 xdx +

 

cos 8 xdx =

 

 

π +

 

 

π =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

2

π

2

π

2

 

2

 

2

2

 

8

 

 

2

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

1

(sinπ sin(π ))+

1

(sin 4π sin(4π ))=

1

(0

0)+

1

(0 0)= 0.

4

16

4

16

Ответ: 0.

Пример 3.2.3. Найти интеграл:

66 3 x2dx+ 36 .

Решение. Для того чтобы найти первообразную, воспользуемся табличным интегралом

x2dx+ a2 = a1 arctg ax +C .

189

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]