Определённый интеграл








Определённый интеграл — аддитивный монотонный функционал, заданный на множестве пар, первая компонента которых есть интегрируемая функция или функционал, а вторая — область в множестве задания этой функции (функционала)[1].




Содержание






  • 1 Определение


  • 2 Обозначения


  • 3 Свойства


  • 4 Геометрический смысл


  • 5 Примеры вычислений


  • 6 Примечания


  • 7 Литература





Определение |


Пусть f(x){displaystyle f(x)}f(x) определена на отрезке [a;b]{displaystyle [a;b]}[a;b]. Разобьём [a;b]{displaystyle [a;b]}[a;b] на части несколькими произвольными точками: a=x0<x1<x2<…<xn=b{displaystyle a=x_{0}<x_{1}<x_{2}<ldots <x_{n}=b}a=x_{{0}}<x_{{1}}<x_{{2}}<ldots <x_{{n}}=b.


Тогда говорят, что произведено разбиение R{displaystyle R}R отрезка [a;b].{displaystyle [a;b].}[a;b].
Далее выберем произвольную точку ξi∈[xi;xi+1]{displaystyle xi _{i}in [x_{i};x_{i+1}]}xi _{{i}}in [x_{{i}};x_{{i+1}}], i=0,n−{displaystyle i={overline {0,n-1}}}i=overline {0,n-1}.


Определённым интегралом от функции f(x){displaystyle f(x)}f(x) на отрезке [a;b]{displaystyle [a;b]}[a;b]называется предел интегральных сумм при стремлении ранга


разбиения к нулю λR→0{displaystyle lambda _{R}rightarrow 0}lambda _{{R}}rightarrow 0, если он существует независимо от разбиения R{displaystyle R}R и выбора точек ξi{displaystyle xi _{i}}xi _{{i}}, то есть


abf(x)dx=limΔx→0∑i=0n−1f(ξi)Δxi{displaystyle int limits _{a}^{b}f(x)dx=lim limits _{Delta xrightarrow 0}sum limits _{i=0}^{n-1}f(xi _{i})Delta x_{i}}int limits _{{a}}^{{b}}f(x)dx=lim limits _{{Delta xrightarrow 0}}sum limits _{{i=0}}^{{n-1}}f(xi _{{i}})Delta x_{{i}}

Если существует указанный предел, то функция f(x){displaystyle f(x)}f(x) называется интегрируемой на [a;b]{displaystyle [a;b]}[a;b] по Риману.



Обозначения |


abf(x)dx{displaystyle int limits _{a}^{b}f(x)dx}int limits _{{a}}^{{b}}f(x)dx




  • a{displaystyle a}a — нижний предел.


  • b{displaystyle b}b — верхний предел.


  • f(x){displaystyle f(x)}f(x) — подынтегральная функция.


  • Δxi{displaystyle Delta x_{i}}Delta x_{{i}} — длина частичного отрезка.


  • σR{displaystyle sigma _{R}}sigma _{{R}} — интегральная сумма от функции f(x){displaystyle f(x)}f(x) на [a;b]{displaystyle [a;b]}[a;b] соответствующей разбиению R{displaystyle R}R.


  • λR=supΔxi{displaystyle lambda _{R}=sup {Delta x_{i}}}lambda _{{R}}=sup {Delta x_{i}} — максимальная из длин частичных отрезков.



Свойства |


Если функция f(x){displaystyle f(x)}f(x) интегрируема по Риману на [a;b]{displaystyle [a;b]}[a;b], то она ограничена на нем.



Геометрический смысл |




Определённый интеграл как площадь фигуры


Определённый интеграл abf(x)dx{displaystyle int limits _{a}^{b}f(x),dx}int limits _{a}^{b}f(x),dx численно равен площади фигуры, ограниченной осью абсцисс, прямыми x=a{displaystyle x=a}x=a и x=b{displaystyle x=b}x=b и графиком функции f(x){displaystyle f(x)}f(x).



Примеры вычислений |


Далее приведены примеры взятий определенных интегралов с помощью формулы Ньютона — Лейбница.



  1. 89x2dx=x33|89=7293−5123=2173=72,(3)≈72,3{displaystyle int limits _{8}^{9}x^{2},dx={frac {x^{3}}{3}}{Big |}_{8}^{9}={frac {729}{3}}-{frac {512}{3}}={frac {217}{3}}=72{,}(3)approx 72{,}3}{displaystyle int limits _{8}^{9}x^{2},dx={frac {x^{3}}{3}}{Big |}_{8}^{9}={frac {729}{3}}-{frac {512}{3}}={frac {217}{3}}=72{,}(3)approx 72{,}3}

  2. 1bdxx=ln⁡x|1b=ln⁡b{displaystyle int limits _{1}^{b}{frac {dx}{x}}=ln x{Big |}_{1}^{b}=ln b}{displaystyle int limits _{1}^{b}{frac {dx}{x}}=ln x{Big |}_{1}^{b}=ln b}

  3. 142dxx=2ln⁡x|14≈2,8{displaystyle int limits _{1}^{4}{frac {2dx}{x}}=2ln x{Big |}_{1}^{4}approx 2{,}8}{displaystyle int limits _{1}^{4}{frac {2dx}{x}}=2ln x{Big |}_{1}^{4}approx 2{,}8}



Примечания |





  1. Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов. — М. : Большая российская энциклопедия, 2004—2017.




Литература |



  • Интеграл — статья из Большой советской энциклопедии. 









Popular posts from this blog

Steve Gadd

Лира (музыкальный инструмент)

Сарыагашский район