Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Неопределенный и определенный интегралы. методические указания и контрольные задания к расчету № 3 по курсу математики. Муштенко В.С., Стенюхин Л.В

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
30.04.2022
Размер:
2 Мб
Скачать
☆

 

x

 

 

2tg

x

 

 

 

2t

 

1 −tg

2

x

 

 

1−t2

 

t = tg

, sin x =

 

2

 

 

 

=

 

, cos x =

 

2

 

=

,

2

 

+tg

2 x

 

1 +t2

1+tg

2

x

 

1 +t2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x = 2arctg t , dx = d (2arctg t)= (2arctg t)′dt = 1+2t2 dt .

Пример 1.8. Найти интеграл ∫

 

 

dx

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 +cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение. Полагая t = tg

 

 

, получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

2dt

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

dt

 

∫

 

= ∫

 

 

 

1+t2

 

 

= 2∫

 

 

 

1+t2

 

= 2∫

 

=

2

+cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

3

+t2

 

2

+

1−t2

 

 

2(1+t2 ) +1 −t2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 +t2

 

 

 

 

1+t2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 arctg t

 

 

 

 

 

 

2 arctg tg

 

x

 

 

 

 

 

=

+C =

 

2 +C.

 

 

 

 

 

 

3

3

 

 

 

 

 

 

3

 

 

3

 

 

 

 

 

 

1.9. Интегрирование тригонометрических выражений

Интегралы вида ∫sinm x cosm x dx целесообразно разбить на два случая:

а) хотя бы один из показателей m или n - нечетное положительное число. Если m - нечетное число, то применяется подстановка t = cos x . Если n - нечетное число, то применяется подстановка t =sin x ;.

б) оба показателя степени m и n - четные положительные числа. Тогда следует преобразовать подынтегральную функцию с помощью формул

sin2 x =

1 −cos 2x

, cos2

x =

1 +cos 2x

.

2

2

 

 

 

 

Пример 1.9. Найти интеграл ∫sin3 x cos4 x dx .

Решение. Полагая t = cos x , dt = −sin x dx , получим

∫sin3 x cos4 x dx = −∫sin2 x cos4 x (−sin x dx) =

= −∫(1 −cos2 x) cos4 x (−sin x dx) = −∫(1 −t2 ) t4dt = −∫(t4 −t6 ) dt =

= −

t5

+

t7

+C = −

cos5 x

+

cos7 x

+C.

5

7

5

7

 

 

 

 

 

11

Пример 1.10. Найти интеграл ∫cos4 x dx .

Решение.

∫cos4 xdx = ∫ 1+cos 2x 2 dx = 1 ∫(1+2 cos 2x +cos2 2x)dx =2 4

=

1

 

 

 

1+cos 4x

 

1

 

3

+2 cos 2x +

cos 4x

4

∫ 1 +2 cos 2x +

2

 

dx =

4

∫

2

dx =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

=

1

3

x +sin 2x +

sin 4x

 

+C

 

 

 

 

 

 

4

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Интегралы

вида ∫sinαx cos βxdx ,

∫sinαx sin βxdx ,

∫cosαx cos βxdx

можно легко решить, применив формулы тригонометрии:

sinαx cos βx = 12 [sin(α + β)x +sin(α − β)x], sinαx sin βx = 12 [cos(α − β)x −cos(α + β)x], cosαx cos βx = 12 [cos(α + β)x +cos(α − β)x].

Пример 1.11. Найти интеграл ∫sin 7x cos3x dx .

 

 

Решение.

 

 

 

 

 

 

 

∫sin 7x cos3x dx =

1

∫(sin10x +sin 4x)dx =

1

 

−

cos10x

−

2

2

 

10

 

 

 

 

 

cos 4x +C . 4

2.ОПРЕДЕЛЕННЫЙ ИНТЕГРАЛ

2.1.Свойства определенного интеграла:

1.

b

a

 

∫ f (x)dx = −∫ f (x)dx .

 

a

b

 

 

a

 

 

2.

∫ f (x)dx = 0 .

 

 

a

 

 

3.

b

c

b

∫ f (x)dx = ∫ f (x)dx + ∫ f (x)dx , c (a,b) .

 

a

a

c

4.

b

b

b

∫

(f (x) ± g(x))dx = ∫ f (x)dx ±∫ g(x)dx .

 

a

a

a

12

b

b

 

5. ∫c f (x)dx = c ∫ f (x)dx .

 

a

a

 

6. Если

f (x) - нечетная

функция на отрезке [−a, a], то есть

f (−x) = − f (x) , где x [−a, a] , то

 

 

 

a

 

 

∫ f (x)dx = 0 .

 

 

−a

Если f (x)

- четная функция на отрезке [−a, a], то есть f (−x) = f (x) ,

где x [−a, a] , то

 

 

a

a

 

∫ f (x)dx = 2∫ f (x)dx .

 

−a

0

2.2. Формула Ньютона-Лейбница

Если функция f (x) непрерывна на отрезке [a,b], то она интегрируема на этом отрезке. Для всякой функции f (x) , непрерывной на отрезке [a,b], существует на этом отрезке неопределенный интеграл ∫ f (x)dx = F(x) +C и имеет место формула Ньютона-Лейбница

b

∫ f (x)dx = F(b) − F(a) .

a

При вычислениях эту формулу обычно пишут в виде

∫

f (x)dx = F(x)

b

,

b

 

 

a

 

a

 

где символ – «подстановка от a

до b» - обозначает ту же самую разность

F(b) − F(a) .

 

 

 

Пример 2.1. Применяя формулу Ньютона-Лейбница, вычислить инте-

2

грал ∫ x3dx .

−1

Решение.

∫ x3dx = x

 

2

=

2

 

− (−1)

= 16

− 1

= 15 .

2

 

4

 

 

 

 

4

 

4

 

 

−1

4

 

−1

 

4

4

4

4

4

13

π

Пример 2.2. Вычислить интеграл ∫2 cos2 ϕ dϕ .

0

Решение. Преобразуем подынтегральное выражение по формуле

cos2 ϕ = 1 +cos 2ϕ 2

π 2

cos

2

ϕ dϕ

π 2

1+cos 2ϕ

dϕ =

1

π 2

+cos 2ϕ) dϕ =

∫

 

= ∫

2

2

∫

(1

0

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

=

1

π 2

 

1

π 2

 

1

ϕ

 

π

+

1

sin 2ϕ

 

π

=

π

.

 

 

 

 

2

∫dϕ +

2

∫cos 2ϕ dϕ =

2

 

2

4

 

2

4

 

0

 

 

0

 

 

 

0

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Замена переменной в определенном интеграле

Пусть функция f (x) непрерывна на отрезке [a,b], и пусть:

1)функция x =ϕ(t) , где ϕ(t) - монотонная, непрерывно дифференцируемая функция, когда новая переменная t меняется от α до β ;

2)ϕ(α) = a , ϕ(β) = b .

Тогда имеет место следующее правило замены переменной в определенном интеграле:

b

β

′

 

 

∫ f (x)dx = ∫ f (ϕ(t))ϕ (t)dt .

a

α

 

Первое условие обеспечивает непрерывность функции под знаком интеграла в правой части равенства.

Монотонность функции x =ϕ(t) нужна для того, чтобы при изменении t от α до β соответствующее значение x =ϕ(t) не вышло за пределы отрезка [a,b], где функция f (x) может быть не задана.

Второе условие устанавливает соответствие между пределами интегри-

рования до и после замены переменной по формуле x =ϕ(t) .

9

dx

 

.

Пример 2.3. Вычислить ∫

1+

x

4

 

Решение. Перейдем к новой переменной интегрирования,

полагая

x = t2 . При этом новая переменная выражается через старую так: t =

x .

Так как старая переменная меняется в пределах от 4 до 9, то новая пе-

ременная будет меняться от 2 до 3, так как при x = 4 t = 2 , при x = 9

t = 3.

14

Пределы изменения для новой переменной удобно находить при по-

мощи следующей таблицы:

x

 

 

4

 

 

 

9 , а все преобразования удобно записы-

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

вать в фигурных скобках. Тогда

 

 

 

получаем

 

 

 

 

 

 

dx

 

x = t2

,

t =

x ,

2dt

 

 

 

1

9

 

=

 

dx

=

2tdt,

3

3

−

∫

 

 

 

 

= ∫

 

= 2∫

1

dt =

4

1+

x

 

 

x

 

4

 

9

2

1 +t

2

 

 

1 +t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

= 2(t −ln t +1)

 

3

=

2 +ln

9

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

При замене переменной часто удобно пользоваться не подстановкой x =ϕ(t) для перехода к новой переменной t , а, наоборот, обозначить новой переменной u =ψ(x) . В этом случае новые пределы определяют по форму-

лам α =ψ(a) , β =ψ(b) .

 

 

e

(ln x)2 dx

.

Пример 2.4. Вычислить ∫

x

1

 

Решение.

 

 

e

(ln x)2 dx

 

dx

 

u = ln x;

1

 

 

u3

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

∫

 

=

 

= d (ln x) = du;

= ∫u

 

du =

 

 

 

0

=

 

.

x

x

 

3

 

3

1

 

 

x

 

1

 

e

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

0

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4. Интегрирование по частям в определенном интеграле

Если функции u = u(x) , v = v(x) имеют непрерывные производные на отрезке [a,b], то имеет место формула

b

b

∫u dv = uv

b − ∫v du ,

a

a a

где uv b = u(b)v(b) −u(a)v(a) .

a

15

Пример 2.5. Найти интеграл

π 2

 

 

∫ x cos x dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

Решение. Применим формулу интегрирования по частям в определен-

ном интеграле

 

 

 

 

 

 

π 2

 

u = x;du = dx;

 

=

 

 

∫ x cos xdx =

dv = cos xdx;v = ∫dv = ∫cos xdx = sin x +C

0

 

 

 

 

 

 

π

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= x sin x

 

 

− ∫2sin xdx = π sin

π

−0 +cos π −cos0 =

π −1.

2

 

0

0

2

2

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

Пример 2.5. Найти интеграл ∫ x arctgx dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

Решение.

1

 

 

 

 

 

 

 

u = arctg x;du = d (arctgx) =

 

dx

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫ x arctgx dx =

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

1+ x

=

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dv = xdx;v =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

1

 

1

x2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1 1

(x2 +1)−

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

arctgx

 

0

−

0∫

 

dx = 2 arctg1

−0 −

2 0∫

 

 

 

 

 

dx =

 

 

 

 

2

2(1 + x2 )

(1+ x2 )

 

 

 

 

 

 

π

1 1

 

 

1 1

1

 

π

1

 

1

 

 

1

 

 

 

 

1

π

 

 

1

 

π π

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

8

− 2 0∫dx +

2 0∫

(1+ x2 )dx =

8

− 2 x

 

0

+

2 arctg x

 

0

= 8

−

2

+

8

= 4

−

2 .

3.НЕСОБСТВЕННЫЕ ИНТЕГРАЛЫ

3.1.Интегралы с бесконечными пределами или несобственные интегралы первого рода

Если функция y = f (x) непрерывна при a ≤ x < +∞, то интеграл

+∞

∫ f (x)dx называется несобственным с бесконечным пределом и он вычисля-

a

ется по формуле

+∞

b

f (x)dx = lim [F(b) − F(a)],

∫

f (x)dx = lim ∫

a

b→+∞ a

b→+∞

16

где F′(x) = f (x) .

Если предел в правой части равенства существует и конечен, то несобственный интеграл называется сходящимся, в противном случае он называется расходящимся.

Аналогично определяется несобственный интеграл с нижним бесконечным пределом и несобственный интеграл с обоими бесконечными пределами:

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

b

 

= lim [F(b) − F(a)],

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫ f (x)dx = lim ∫ f (x)dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞

 

 

 

 

a→−∞ a

 

 

a→−∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+∞

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫ f (x)dx = lim ∫ f (x)dx + lim

∫ f (x)dx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞

 

 

 

 

 

a→−∞ a

 

 

b→+∞ c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+∞

dx

 

 

 

 

 

Пример 3.1. Вычислить несобственный интеграл ∫

.

 

 

 

 

(x +1)6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

Решение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x +

−5

 

 

+∞

 

dx

 

 

b

 

 

dx

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

b

 

∫

 

 

= lim

∫

 

 

 

= lim

∫(x +1)−6 d (x +1)= lim

 

1)

 

 

=

 

 

6

 

 

 

6

−5

0

 

(x +1)

b→+∞

0

(x +1)

b→+∞ 0

 

 

b→+∞

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

b

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

lim

 

 

 

 

=

lim

 

 

+ 1 =

1 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b→+∞

−5(x +1)

 

0

 

b→+∞ −5(b +1)

5

5

 

 

 

 

 

 

 

 

и, следовательно, несобственный интеграл сходится.

Пример 3.2. Вычислить несобственный интеграл

1

 

dx

.

 

 

 

∫

3

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞

 

 

 

 

Решение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

dx

1

dx

1

−

2

 

1

 

1

= lim

[3 −33 a ]

 

= +∞

 

1

 

 

 

∫

= lim ∫

= lim ∫ x

 

3 dx = lim 3x3

 

 

−∞

3 x2

a→−∞ a

3 x2

a→−∞ a

 

 

a→−∞

 

 

a

a→−∞

 

 

 

a

 

и, следовательно, несобственный интеграл расходится.

 

 

 

 

 

 

 

Пример 3.3. Вычислить несобственный интеграл

+∞

 

dx

 

.

 

 

∫

 

 

 

 

1 + x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞

 

 

 

17

Решение. Это интеграл с обоими бесконечными пределами. Так как по-

дынтегральная функция f (x) = 1 +1x2 четная, то по свойству 7 определенного

интеграла получим

 

+∞

dx

 

 

 

 

+∞

dx

.

 

 

 

 

∫

 

 

 

 

=

2

∫

 

 

 

 

 

+ x2

1+ x2

 

 

 

 

 

−∞ 1

 

 

 

 

0

 

b = lim arctg b = π .

Тогда ∫

dx

2

 

= lim ∫

 

dx

 

2

= lim arctg x

+∞

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b→+∞ 0

 

 

 

 

0 b→+∞

2

0

1 + x

 

 

 

1 + x

 

b→+∞

 

 

 

 

 

+∞

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом,

∫

 

 

 

 

 

=π и, следовательно, несобственный интеграл

 

+ x2

 

 

 

 

 

 

−∞ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

сходится.

3.2. Интегралы от неограниченных функций или несобственные интегралы второго рода

Если в некоторой точке « c » отрезка [a,b] функция y = f (x)

имеет

b

 

бесконечный разрыв, то есть f (c) = ∞, a < c < b, то интеграл ∫ f (x)dx

назы-

a

 

вается несобственным интегралом от неограниченной функции и он вычисляется по формуле:

b

c−ε

b

∫

f (x)dx = lim ∫

f (x)dx +lim ∫ f (x)dx .

a

ε→0 a

δ→0 c+δ

Если точка « c » является одним из концов отрезка [a,b], то есть c = a или c = b , то имеем соответственно

b

f (x)dx = lim

b−ε

если

f(b) = ∞,

∫

∫ f (x)dx,

a

ε→0

a

 

 

b

f (x)dx = lim

b

если

f(a) = ∞.

∫

∫ f (x)dx,

a

δ→0 a+δ

 

 

Несобственный интеграл от неограниченной функции называется сходящимся, если существуют и конечны пределы в правой части указанных формул, и расходящимися, если не существует хотя бы одни из них.

 

1

dx .

Пример 3.4. Вычислить несобственный интеграл ∫

 

0

1 − x2

Решение. Подынтегральная функция f (x) =

1

не определена и не

1

− x2

 

ограничена в точке x =1, так как f (x) = ∞, поэтому данный интеграл является несобственным интегралом от неограниченной функции.

18

Для вычисления этого интеграла применим формулы

∫

dx

= lim ∫

dx

=lim arcsin x1 − ε =

1

 

1−ε

 

 

 

0

1− x2

ε→0 0

1 − x2

ε→0

0

= lim[arcsin(1 −ε) −arcsin 0]= arcsin1 =

π .

 

ε→0

 

 

 

2

Несобственный интеграл сходится.

Пример 3.5. Исследовать, сходится ли несобственный интеграл

π 2 cos x dx

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫

sin2

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение.

Подынтегральная функция f

 

(x) =

 

в точке обращается

 

 

 

sin2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в бесконечность, следовательно, данный интеграл несобственный.

 

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π 2 cos x dx

 

 

 

 

π 2 cos x dx

π 2

d sin x

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 =

 

 

 

 

 

∫

sin

2

x

 

=lim

∫

sin

2

x

=lim ∫

 

sin

2

x

=lim

−

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

δ→0

 

δ

 

δ→0 δ

 

 

δ→0

 

sin x

δ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim

 

−

 

 

 

 

 

+

 

 

= lim −1

+

 

 

 

 

 

= ∞,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sinπ

 

 

sinδ

sinδ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

δ→0

 

 

2

 

 

 

 

δ→0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

так как

 

 

→ ∞ при

δ →0

, и, следовательно, несобственный интеграл рас-

 

sinδ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ходится.

4. ПРИЛОЖЕНИЯ ОПРЕДЕЛЕННЫХ ИНТЕГРАЛОВ

4.1. Площадь плоской криволинейной фигуры

Площадь криволинейной трапеции, ограниченной сверху кривой y = f (x) ( f (x) ≥ 0), слева и справа соответственно прямыми x = a и x = b , а снизу осью OX , вычисляется по формуле

b

S = ∫ f (x)dx .

a

19

Площадь фигуры, ограниченной кривыми y = f1 (x) и

y = f2 (x)

( f1 (x) ≤ f2 (x) ) и прямыми x = a и x = b , находится по формуле

 

S = b∫[f2 (x) − f1 (x)]dx .

 

a

 

Если кривая задана параметрическими уравнениями x =ϕ(t) ,

y =ψ(t) ,

то площадь криволинейной трапеции, ограниченной этой кривой, прямыми x = a и x = b и осью OX , выражается формулой

β

S = ∫ψ(t) ϕ′(t) dt ,

α

где α и β определяются из уравнений a =ϕ(α) , b =ψ(β) .

Площадь криволинейного сектора, ограниченного кривой, заданной в полярных координатах уравнением ρ = ρ(ϕ) и двумя полярными радиусами ϕ =α и ϕ = β (α < β ), находится по формуле

S = 1

β

 

 

∫ρ2 (ϕ)dϕ .

2

α

 

 

4.2. Длина дуги кривой

 

 

 

Длина дуги кривой, заданной уравнением в явном виде y = f (x) , где

a ≤ x ≤ b , вычисляется по формуле

 

 

 

b

′

2

 

L = ∫

dx .

1+( y )

 

a

 

 

 

Длина дуги кривой, заданной параметрическими уравнениями x =ϕ(t) ,

y =ψ(t) , α ≤ t ≤ β , выражается формулой

 

 

β

 

 

 

L = ∫ (ϕt′)2 +(ψt′)2 dt .

α

 

 

 

Если кривая задана уравнениями в полярных координатах ρ = ρ(ϕ) , α ≤ϕ ≤ β , то длина дуги кривой находится по формуле

β

2

′ 2

 

L = ∫ (ρ)

dt .

 

+(ρ )

α

20

Соседние файлы в предмете Математика