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

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.

66

3

dx

.

 

 

x2 + 36

3.2.11.

43

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. ln3

 

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

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]