- •М.Ю. ДУХОН
- •Часть 2
- •МОСКВА – 2005
- •СВОЙСТВА ФУНКЦИЙ
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Свойства пределов числовых последовательностей
- •Примеры
- •Свойства бесконечно малых последовательностей
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Свойства предела функции
- •Примеры решения задач
- •Раскрытие неопределенностей
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Рекомендованная литература
- •Задачи для индивидуального выполнения
- •Правила дифференцирования
- •Производные основных элементарных функций
- •Логарифмическая функция
- •Показательная функция
- •Обратные тригонометрические функции
- •Производная функции, заданной параметрически
- •Логарифмическое дифференцирование
- •Производные высших порядков
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Связь между монотонностью функции и ее производной
- •Наибольшее и наименьшее значение функции
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Свойства неопределенного интеграла
- •Свойства определенного интеграла
- •Непосредственное интегрирование
- •Метод интегрирования по частям
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Задачи для самостоятельного решения
- •ДУХОН Михаил Юльевич
- •Часть 2
y
y = HR x
R
x
O H
Рис.3.2.6
|
H R |
|
2 |
H R2 x2 |
|
π R2 |
H |
2 |
|
π R2 |
1 |
|
3 |
|
H |
|
π R2 x3 |
|
H |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
V = π ∫ |
|
|
x |
dx =π ∫ |
|
|
|
|
dx |
= |
|
2 |
∫ |
x |
dx = |
|
2 |
|
x |
|
|
0 |
= |
|
2 |
|
0 |
= |
||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
0 H |
|
|
0 |
|
|
H |
|
|
|
H |
|
0 |
|
|
H |
|
3 |
|
|
|
|
|
3H |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
= |
π R2 H 3 − |
π R2 03 |
= |
1 |
π R2 H , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
3H 2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
3H 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
что и требовалось доказать.
Задачи для самостоятельного решения
∫1 dx
3.2.01. 1 x2 .
3
3.2.02. ∫1 (6 x2 − 2 x −5)dx.
−1
199
8 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||
3.2.03. ∫ |
|
4 x − |
|
|
|
|
dx. |
|||
|
3 |
x |
2 |
|||||||
1 |
|
|
3 |
|
|
|
||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.2.04. e∫ |
2 |
x + 5 −7 x |
dx. |
|||||||
|
|
|
|
|||||||
1 |
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
π
3.2.05. ∫6 sin 3xdx.
0
π
3.2.06. ∫2 |
dx |
. |
||
2 x |
||||
π |
cos |
|
|
|
2 |
|
|||
3 |
|
|
||
π |
|
|
|
|
3.2.07. ∫4 |
sin2 π |
|||
0 |
|
4 |
π
−x dx.
3.2.08. ∫2 cos 3x cos 5 xdx.
−π2
π
3.2.09.∫2 sin 2 x sin7 xdx.
−π2
3.2.10. |
6∫6 |
3 |
dx |
. |
|
|
|
x2 + 36 |
|||||
3.2.11. |
4∫3 |
dx |
|
. |
||
64 − x |
2 |
|||||
|
4 |
|
|
|
4dx
3.2.12.∫3 25 − x2 .
200
2 |
|
|
3.2.13. e∫ |
ln x |
dx. |
|
||
e |
x |
3.2.14. ∫3 xe3 xdx.
1
3
2
3.2.15.∫ ln xdx.
1x
3.2.16.∫5 3 5 x + 2dx.e
−2
4dx
3.2.17.∫(1 + 2 x)2 .1
3
5dx
3.2.18.∫3 9 + 25 x2 .
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
2 |
|
|
|
x |
|
|
|
||
3.2.19. ∫1 |
|
3 dx |
. |
|
||||||
1 + 9x |
||||||||||
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3.2.20. ln∫3 |
|
exdx |
. |
|||||||
|
2 x |
|||||||||
|
ln 2 |
|
e |
−1 |
3.2.21. ∫5 xexdx.
|
0 |
|
|
3.2.22. |
27∫ |
dx |
. |
3 2 |
|||
|
8 |
x |
201
|
|
3π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
3.2.23. |
|
∫2 |
|
|
|
dx |
. |
|
|||||||
|
|
|
2 2 x |
|
|||||||||||
|
0 |
|
|
cos |
|
9 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3.2.24. |
π |
|
|
|
|
2π |
|
|
|
|
|
||||
∫0 |
cos |
|
3 |
|
− 3x dx. |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
2π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
3.2.25. |
|
∫3 |
|
|
sin π |
− 3x dx. |
|||||||||
|
0 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|||||
3.2.26. ∫2 (1 + 3x)4dx. |
|||||||||||||||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|||||
3.2.27. |
∫1 |
|
4 x |
− |
|
|
|
|
|
|
dx. |
||||
|
2 x |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
3.2.28. ∫1 |
|
dx |
. |
|
|||||||||||
3 |
|
|
|||||||||||||
|
0 |
|
|
|
|
1 + 2 x |
|
||||||||
3.2.29. ∫π |
sin 2 x cos 3xdx. |
||||||||||||||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3.2.30. ∫2 |
sin 4 x sin 5 xdx. |
||||||||||||||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.2.31.Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями: y = x3 , y = 1, x = 2.
3.2.32.Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями:
y = cos x, y = 0, x = −π4 , x = π4 .
3.2.33. Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями: y = x , y = 2, x = 9.
202
3.2.34. Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями: y = x3 , y = x .
3.2.35.Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями: y = 2 x − x2 , y = 43 .
3.2.36.Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями:
y = x4 , y = x.
3.2.37.Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями: y = x12 , y = 0, x = 21 , x = 52 .
3.2.38.Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями:
y = 5x , y = 6 − x.
3.2.39.Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями: y = −4 x, x = −3, x = −1, y = 0.
3.2.40.Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями:
y = 2 x + 3, x = 4, x = 0, y = 0.
3.2.41.Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями: y = x2 , y = 9.
3.2.42.Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями:
y = − 2x , x = 1, x = 5.
3.2.43. Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями: y = ln x, x = e12 , y = 0.
3.2.44.Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями: y = 6 x − x2 , x = −1, x = 3, y = 0.
3.2.45.Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями: y = x2 − 4 x + 3, x = 4, x = 0, y = 0.
3.2.46.Найти объем тела, образованного вращением вокруг оси Оу фигуры, ограниченной линиями y = x3 , y = 0, y = 8, x = 0.
203
3.2.47.Найти объем тела, образованного вращением вокруг оси Ох фигуры, ограниченной линиями y = 21 x, x = 4, x = 6 , y = 0.
3.2.48.Найти объем тела, образованного вращением вокруг оси Оу фигуры, ограниченной линиями y = 3x, y = 2, y = 4, x = 0.
3.2.49.Найти объем тела, образованного вращением вокруг оси Ох фигуры, ограниченнойлиниями y = sin x, x = 0, x = π , y = 0.
3.2.50.Найти объем тела, образованного вращением вокруг
оси Оу фигуры, ограниченной линиями y = x2 , y = 1, y = 5, x = 0.
4
3.2.51.Найти объем тела, образованного вращением вокруг оси Ох фигуры, ограниченной линиями y = x3 − 4 x, y = 0.
3.2.52.Найти объем тела, образованного вращением вокруг оси Ох фигуры, ограниченной линиями y = 4 − x2 , y = 0, x = 0.
3.2.53.Найти объем тела, образованного вращением вокруг оси Ох фигуры, ограниченной линиями y = ex , y = 0, x = 0, x = 1.
3.2.54.Найти объем тела, образованного вращением вокруг оси Ох фигуры, ограниченнойлиниями y = x2 + 1, y = 0, x = 1, x = 2.
3.2.55.Найти объем тела, образованного вращением вокруг оси Ох фигуры, ограниченной линиями y = x3 , y = 1, x = 0.
3.2.56.Найти объем тела, образованного вращением вокруг оси Ох фигуры, ограниченной линиями y = x − x2 , y = 0.
3.2.57.Найти объем тела, образованного вращением вокруг оси Ох фигуры, ограниченной линиями y = ln x, y = 0, x = e.
3.2.58.Найти объем тела, образованного вращением вокруг оси Ох фигуры, ограниченнойлиниями y = sin x, y = 0, x = 0, x = π .
3.2.59.Найти объем тела, образованного вращением вокруг оси Ох фигуры, ограниченной линиями y = x, y = x2 .
3.2.60.Найти объем тела, образованного вращением вокруг оси
Ох фигуры, ограниченнойлиниями y = cos 2 x, y = 0, x = 0, x = π4 .
3.3. НЕСОБСТВЕННЫЙ ИНТЕГРАЛ
204
Понятие определенного интеграла вводилось для функций, ограниченных на отрезке [a;b]. Однако это понятие при определен-
ных условиях может быть расширено на случай бесконечных промежутков и разрывных функций. Такие интегралы называются несобственными. Различаются несобственные интегралы первого и второго рода в зависимости от того, имеем ли мы дело с бесконечным промежутком интегрирования или с неограниченной подынтегральной функцией.
Несобственные интегралы первого рода. Пусть функция f (x) непрерывна при x ≥ a . Если интеграл
∫t f (x)dx
a
при t → +∞ имеет конечный предел, то этот предел называется не-
собственным интегралом функции f (x) от а до бесконечности и
обозначается
+∞∫ f (x)dx.
a
Таким образом, по определению
+∞∫ |
f (x)dx = tlim→+∞ ∫t |
f (x)dx. |
(3.3.1) |
a |
a |
|
|
Если интеграл (3.3.1) при t → +∞ имеет бесконечный предел или не имеет предела, то говорят, что интеграл (3.3.1) расходится. Если интеграл (3.3.1) имеет конечный предел, то говорят, что несобственный интеграл сходится.
Аналогично можно определить несобственный интеграл с бесконечным нижним пределом.
205
Пусть функция f (x) непрерывна при x ≤ b. Несобствен-
ным интегралом функции f (x)от −∞ до а называется предел ин-
теграла ∫b f (x)dx при t → −∞:
t
∫b |
f (x)dx = tlim→−∞ ∫b |
f (x)dx. |
(3.3.2) |
−∞ |
t |
|
|
Можно также определить несобственный интеграл, у которого оба предела бесконечны.
Пусть функция f (x) непрерывна на всей числовой прямой.
Несобственным интегралом функции f (x)от −∞ до +∞ называ-
ется сумма интегралов
+∞∫ f (x)dx = ∫c |
f (x)dx + +∞∫ f (x)dx. |
(3.3.3) |
|
−∞ |
−∞ |
c |
|
Эта сумма не зависит от выбора точки с. Интеграл сходится, если сходятся оба несобственных интеграла.
Пример 3.3.1. Найти интеграл:
+∞ dx
∫1 x3 .
Решение. Первообразная функции f (x)= x13 равна − 21x2 .
Следовательно, в соответствии с формулой (3.3.1) интеграл равен:
+∞ dx |
t dx |
|
|
1 |
|
t |
|
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
|||
|
|
|
|
|
|||||||||||||
∫1 x3 |
= tlim→+∞ ∫1 x3 |
= tlim→+∞ |
− |
|
|
|
1 |
= tlim→+∞ |
− |
|
+ |
|
|
= |
|
. |
|
2 x2 |
2t2 |
2 |
2 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
Ответ: 21 .
206
Пример 3.3.2. Найти интеграл:
|
|
|
∫0 |
exdx. |
|
|
|
|
||||
|
Решение. |
|
−∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
exdx = lim |
exdx = lim |
ex |
|
|
0 |
= lim |
|
e0 −et |
|
= 1 −0 = 1. |
|
∫ |
t→−∞ ∫ |
|
t →−∞ ( |
|
) |
|
t |
t→−∞ |
( |
|
) |
|
|
|
|
|
|
||||||||
−∞ |
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Несобственные интегралы второго рода. Пусть функция |
|||||||||||
f (x) |
непрерывна при |
x (a;b] |
|
и имеет разрыв второго рода в |
точке x = a .Тогда несобственный интеграл от разрывной функции (несобственный интеграл второго рода) определяется формулой
∫b |
f (x)dx = εlim→+0 |
∫b |
f (x)dx. |
(3.3.4) |
a |
|
a+ε |
|
|
Несобственный интеграл второго рода называется сходящимся или расходящимся в зависимости от того, существует или не существует интеграл в правой части равенства (3.3.4)
Пример 3.3.3. Найти интеграл:
1 dx ∫0 x .
Решение. Функция f (x)= 1x имеет разрыв второго рода в точке x = 0. В соответствии с равенством (3.3.4)
1 |
dx |
= lim |
1 dx |
= lim |
( |
ln x |
) |
|
|
1 |
= 1 |
− |
( |
−∞ |
) |
= +∞. |
|
|
|
||||||||||||||||
∫0 |
x |
ε→+0 |
∫ε x |
ε→+0 |
|
|
|
ε |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Несобственный интеграл расходится. |
|
|
|
|
|
||||||||||||
Пример 3.3.4. Найти интеграл: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
1 |
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
∫0 |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
1 − x2 |
|
|
|
|
|
|
207