- •Первообразная
- •Неопределённый интеграл и его свойства.
- •Правила интегрирования
- •Интегрирование с заменой переменной в определённом интеграле
- •Интегрирование по частям в неопределённом интеграле.
- •Интегрирование выражений, содержащих квадратный трехчлен
- •7. Интегрирование дробно-рациональных функций
- •8. Интегрирование иррациональных функций
- •Интегрирование тригонометрических функций
- •Формулы Ньютона-Лейбница.
- •Вычисление площади плоской фигуры
- •20.Вычисление площади поверхности тел вращения.
- •Вычисление объёма тел вращения.
- •Задачи, приводящие к дифференциальным уравнениям
- •Понятие дифференциального уравнения первого порядка и его решение. Интегральные кривые
- •Дифференциальные уравнения с разделяющимися переменными
- •Однородные дифференциальные уравнения
- •27. Уравнение Бернули.
- •28. Понятие дифференциального уравнения второго порядка и его решение
- •29. Дифференциальные уравнения второго порядка, допускающие понижение порядка
- •30. Линейные дифференциальные уравнения второго порядка. Свойства их решений
- •31. Линейные однородные дифференциальные уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами
- •32. Линейные неоднородные дифференциальные уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами и правой частью специального вида
- •33. Линейные неоднородные дифференциальные уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами и произвольной правой частью
Формулы Ньютона-Лейбница.
Формула Ньютона – Лейбница.
Пусть функция непрерывна на отрезке - некоторая первообразная функции . Тогда .
Доказательство. Из теоремы о производной интеграла по переменному верхнему пределу следует, что , т.е. - первообразная для функции . По теоремам о первообразных две первообразных отличаются на константу т.е. Но (свойство 4 определенного интеграла), поэтому . Тогда . Следовательно, .
Формула Ньютона – Лейбница - это одна из немногих формул - связок, связывающих различные разделы математики воедино. Если бы не было формулы Ньютона – Лейбница, то неопределенные интегралы не нашли бы приложения, а определенные интегралы нельзя было бы вычислить аналитически. Именно эта формула делает интегральное исчисление важнейшим инструментом исследования процессов. Любой процесс описывается дифференциальными или интегральными уравнениями, а они решаются в интегралах.
Мы встречались с такими формулами или теоремами – связками. Например, теорема о связи функции, ее предела и бесконечно малой связывает бесконечно малые и пределы. Теорема Ферма и ее следствия – теоремы о средних значениях связывают дифференциальное исчисление и теорию экстремума. В дальнейшем мы тоже будем встречаться с теоремами – связками, они всегда играют фундаментальную роль, например теоремы Остроградского – Гаусса и Стокса в векторном анализе.
Замена переменной и интегрирование по частям в определенном интеграле
Несобственные интегралы с бесконечными пределами
Несобственные интегралы от разрывных функции
18.Вычисление длины дуги кривой
Для того, чтобы получить формулы для вычисления длины дуги, вспомним выведенные в 1 семестре формулы для дифференциала длины дуги.
Если дуга представляет собой график непрерывно дифференцируемой функции , дифференциал длины дуги можно вычислить по формуле
. Поэтому
Если гладкая дуга задана параметрически , то
. Поэтому .
Если дуга задана в полярной системе координат, то
. Поэтому .
Пример. Вычислить длину дуги графика функции , . .
Пример. Вычислить длину кардиоиды .
Пример. Вычислить длину одной арки циклоиды. .
.
Вычисление площади плоской фигуры
Вычисление площадей плоских фигур.
Фигура ограничена графиком функции, заданной в декартовой системе координат.
Мы пришли к понятию определенного интеграла от задачи о площади криволинейной трапеции (фактически, используя метод интегральных сумм). Если функция принимает только неотрицательные значения, то площадь под графиком функции на отрезке [a, b] может быть вычислена с помощью определенного интеграла . Заметим, что поэтому здесь можно увидеть и метод дифференциалов.
Но функция может на некотором отрезке принимать и отрицательные значения, тогда интеграл по этому отрезку будет давать отрицательную площадь, что противоречит определению площади.
Можно вычислять площадь по формуле S= . Это равносильно изменению знака функции в тех областях, в которых она принимает отрицательные значения.
Если надо вычислить площадь фигуры, ограниченной сверху графиком функции , а снизу графиком функции , то можно пользоваться формулой S= , так как .
Пример. Вычислить площадь фигуры, ограниченной прямыми x=0, x=2 и графиками функций y=x2, y=x3.
Заметим, что на интервале (0,1) выполнено неравенство x2 > x3, а при x >1 выполнено неравенство x3 > x2. Поэтому