Файл: Смирнова Т.А. Определенный интеграл и его приложения.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 31.07.2024

Просмотров: 140

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

 

 

13

-

 

 

j.[Je)

примет по крайней нере один раз значение равное

в

некоторой

точке

интервала

| u , Ь]

, т . е . найдется

тако е

С

«

),

что

f.(c)°fll

или

 

Ь

 

 

 

 

 

о-а

•..fie),

(а^с.

 

 

 

 

 

 

Отношение, стоящее в левой части доказанного равенства

 

называется

с р е д н и й

з н а ч е н

и е н

функции

^{•х} на

интервале

 

 

 

 

Теорема о среднем имеет простой геометрический смысл:

если кривая

fl& является

графиком функции

у=£(х)

,

то всегда

найдется, по крайней

мере,одна точка с абсциссой

Х=С (

0.£С

) такая,

что площадь прямоугольника с

основанием ( Ь-О.

) и высотой

£ ( c j

будет равна плоша-

ди криволинейной

трапеции fljHBBi

, т . к .

О ВЫЧИСЛИМ ОПРЕДЕЛЕННОГО ИНТЕГРАЛА

Определение понятия определенного интеграла содержит в себе прямое указание и на способ его вычисления, а именно, нужно составить соответствуищус ему иятегрр тьнуо сумму я вычислить ее предел.


- lu -

Однако, этот путь приводит к громоздкий вычислениям, причем во многих случаях вычислительные трудности стано­ вятся практически непреодолимыми.

Указанные соображения толкаю; на поиски иного, как

мы увидим, принципиального

нового пути

вычисления опреде­

ленного

интеграла.

 

 

 

 

 

 

 

 

Этот новый путь опирается на связь определенного ин­

теграла

с неопределенным. К установлению

этой

связи мы

сейчас

и перейдем.

 

 

 

 

 

 

 

 

ОПРЕДЕЛЕННЫЙ. ИНТЕГРАЛ С ПЕРЕМЕННЫМ ВЕРХНИМ

 

 

 

 

ПРЕДЕЛОМ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•fc

 

 

 

 

 

 

Рассмотрим

интеграл

j j.[x)dx

 

с

переменным

верх­

ним пределом

"t

от функции

 

 

непрерывной

на

[Cl, I].

Этот

интеграл

является

функцией

переменной

"t .

Обозначим эту

функцив

через

 

,

т . е .

 

 

 

 

 

 

і

 

 

 

 

 

 

 

ТЕОРЕМА . П р о и з в о д н а я

 

о п р е д е л е н н о г о

 

и н т е г р а л а

п о

 

в е р х н е м у

 

 

п р е д е л у

 

р а в н а

 

п о д и н т е г -

 

р а л ь н о й

 

ф у н к ц и и , в

к о т о ­

 

р у ю

в м е с т о

п е р е м е н н о й

и н ­

 

т е г р и р о в а н и я

 

п о д с т а в л е н о

 

з н а ч е н и е

в е р х н е г о

 

п р е д е ­

 

л а

,

т . е .

 

(.

 

 

 

 

 

 


 

 

15

 

 

 

Доказательство. Производная

<р(і)--&.t*i

.

 

 

 

 

At -"О

At

Дадим переиенной t

приращение

àt

. Тогда

a

 

i '

i i

t.

 

аФ(Ь)=Ф(ЬМ]-*(і)-\ fh.}dx-jf(x)dx-

Применяя к последнему интегралу теорему о среднем, получим it at.

Разделив на Д £

находим

b<t>(t)._J±JJc) _,, ,

 

АН~0

A t

АІ~6

'

 

 

t û t .

 

 

 

 

 

Следовательно,

c ^ f ' t ) = / f t j

• Теорема доказана.

ЗАМЕЧАНИЕ. Из доказанной теоремы,

в частности,

следует,

что

всякая

непрерывная

функц"

имеет

первооб­

разную. Действительно,

если £('х}

непрерыв­

на на [а,%]

,

то существует

определенный

 

 

X

 

 

 

 

интеграл IfMdx\L{X-)d.X

, т . е . существует

функция Ф l'XJ - J j(-xjdx


 

 

 

 

 

-

16

-

 

 

 

 

 

 

ФОРМУЛА НЬЮТОНА -

ЛЕЙБНИЦА.

 

 

 

Функция

Ф(і)"-" J ^.(TJdx

 

есть первообразная

ДЛЯ

0

,

т . е .

411)^1*.)

 

 

 

 

 

 

Пусть

F (h) -

какая

нибудь

из

первообразных

для

 

 

 

, тогда

Ф (lj

содержится

среди функций F

(і)+С

,

т . е .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ИЛИ

 

 

 

і

 

 

 

 

 

 

 

где

Сj

- некоторая

определенная

постоянная. Для ее отыс­

кания

положим

в

последней

равенстве

Ь - CL '•

 

 

 

 

 

 

а.

 

 

 

 

 

 

 

Отсюда

C-JÏ-F.)

 

и

 

 

 

 

 

 

. получим формулу

t

a

1

 

|которая называется

формулой

Н ь в т о н а - Л е й б н и -

і.ц а .

 

 

Из этой формулы следует, что величина определенного интеграла равна разности значений любой из первообразных подинтегральной функции, вычисленных при верхнем й нижнем пределах.