![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
А.Н.Шерстнев - Математический анализ
..pdf1. fUNKCIQ f(x) (a x b) NAZYWAETSQ GLADKOJ, ESLI ONA NEPRERYWNA NA [a; b], I FUNKCIQ f0(x) (a < x < b) NEPRERYWNA, PRI^•EM SU]ESTWU@T I
KONE^NY PREDELY lim f0(x); lim f0(x).
x!a+ x!b,
2. nEPRERYWNAQ FUNKCIQ f (x) (a x b) NAZYWAETSQ NEPRERYWNOJ KUSO^NO-GLADKOJ, ESLI SU]ESTWUET RAZLOVENIE a = x0 < x1 < : : : < xn = b TAKOE, ^TO f GLADKAQ NA KAVDOM OTREZKE [xj,1; xj ].
3. u P R A V N E N I E. eSLI f (x) (a x b) GLADKAQ, TO lim f0(x) =
x!a+
f0 (a+); lim f0(x) = f0 (b,) (SM. 29.11), TAK ^TO f0(x)(a < x < b) DOPUSKAET
x!b,
NEPRERYWNOE PRODOLVENIE NA [a; b].
p R I M E R Y. 4. f(x) = jxj (,1 x 1) | NEPRERYWNAQ KUSO^NO- GLADKAQ FUNKCIQ.
5.f(x) = arcsin x (,1 x 1) | NE NEPRERYWNAQ KUSO^NO-GLADKAQ (HOTQ I NEPRERYWNAQ) FUNKCIQ.
6.u P R A V N E N I E. eSLI f; g GLADKIE (NEPRERYWNYE KUSO^NO-
GLADKIE) NA [a; b], TO f g; f g GLADKIE (SOOTWETSTWENNO NEPRERYWNYE KUSO^NO-GLADKIE) NA [a; b].
7.[oBOB]•ENNAQ FORMULA nX@TONA-lEJBNICA]. eSLI F (x)(a x b)
NEPRERYWNAQ KUSO^NO-GLADKAQ FUNKCIQ, TO
|
|
b |
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|
( ) |
Za |
F 0(x)dx = F (b) , F (a): |
|
||||
|
oBRATIM WNIMANIE NA TO, ^TO LEWAQ ^ASTX "PLOHO" OPREDELENA: ESLI |
||||||
|
< x1 < : : : < xn = b | |
RAZLOVENIE |
, |
FIGURIRU@]EE W P |
DLQ |
||
a = x0 |
|
|
. 2 ( |
FUNKCII F ), TO F 0 MOVET BYTX NE OPREDELENA W TO^KAH xj . oDNAKO, ESLI
KAK-NIBUDX |
(WS•E RAWNO KAK!) DOOPREDELITX F 0 W \TIH TO^KAH, TO LEWAQ |
||||||
^ASTX ( ) UVE STANOWITSQ KORREKTNO OPREDEL•ENNOJ. w SILU PRIMERA 46.8 |
|||||||
LEWAQ ^ASTX ( ) NE ZAWISIT OT PROIZWOLA W OPREDELENII F 0 W KONE^NOM |
|||||||
^ISLE TO^EK. pO FORMULE nX@TONA-lEJBNICA 52.1 |
|||||||
|
|
b |
n |
xj |
n |
||
Z |
|
X Z |
X |
||||
|
a |
F 0(x)dx = j=1 |
xj,1 F0 |
(x)dx = j=1[F (xj) , F (xj,1)] = F (b) , F (a): |
|
> |
|
|
|
||||||
|
|
91
![](/html/2706/47/html_HnPYSFrBEL.Stq_/htmlconvd-Z_YwAJ92x1.jpg)
x54. oB]IE PRI•EMY WY^ISLENIQ INTEGRALA
1. [fORMULA INTEGRIROWANIQ PO ^ASTQM]. pUSTX f; g | NEPRERYWNYE KUSO^NO-GLADKIE NA [a; b]. tOGDA
|
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b |
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b |
b |
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Za f(x)g0(x) dx = f (x)g(x) a , Za f0 (x)g(x)dx: |
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2. [fORMULA ZAMENY PEREMENNOJ]. pUSTX f |
(x) (a |
|
x |
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b) NEPRERYWNA, |
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I '(t) (c |
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|||||
t d) NEPRERYWNAQ KUSO^NO-GLADKAQ, PRI^•EM '(c) = a; '(d) = |
|||||||||||||||||||||||||||||
b I OPREDELENA SUPERPOZICIQ f '. tOGDA |
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b |
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d |
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Za |
f (x) dx = Zc |
f ('(t))'0 (t)dt: |
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w SILU 53.7 S U^ETOM• |
53.6 IMEEM |
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b |
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b |
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b |
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b |
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Za f (x)g0 (x)dx +Za f0(x)g(x) dx =Za (f (x)g(x))0 dx =f (x)g(x) a : |
|
||||||||||||||||||||||||||||
sWOJSTWO 1 DOKAZANO. dLQ DOKAZATELXSTWA P. 2 OBOZNA^IM ^EREZ F |
PERWO- |
||||||||||||||||||||||||||||
OBRAZNU@ DLQ FUNKCII f . pUSTX RAZLOVENIE c = t0 < t1 |
< : : : < tn = d |
||||||||||||||||||||||||||||
TAKOWO, ^TO ' GLADKAQ NA KAVDOM OTREZKE [tj |
, |
1; tj |
]. tOGDA |
d |
F ('(t)) = |
||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
f ('(t))'0 |
(t) (t = tj ), I PO\TOMU PO OBOB]ENNOJ• |
|
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dt |
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FORMULE nX@TONA-lEJBNICA |
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6 |
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||
Zcdf ('(t))'0(t) dt = F ('(d)) , F ('(c)) = F (b), F (a) = Zabf (x)dx: |
|
> |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
3. p R I M E R. wY^ISLIM J = Z01 arcsin x dx. iSPOLXZUQ 43.2, NAHODIM |
|||||||||||||||||||||||||||||
PERWOOBRAZNU@ F (x) DLQ arcsin x (0 x |
1) |
: |
F (x) = x arcsin x + |
||||||||||||||||||||||||||
p1 , x |
2 |
(0 x 1). s U^ETOM• |
52.1 IMEEM J = F (1) , F (0) = |
|
|
, 1: |
|
|
|
||||||||||||||||||||
2 |
|
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||||||||||||||||||||||||||
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|||||||||||||||||||||||||
4. z A M E ^ A N I E. zAMETIM, ^TO WYKLADKA |
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1 |
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1 |
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1 |
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x dx |
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1 |
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||||
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|||||||||||
Z0 arcsin x dx = x arcsin x |
0 , Z0 |
p |
|
= 2 , p1 , x2 |
|
= |
2 , 1; |
|
|||||||||||||||||||||
1 , x2 |
0 |
|
|||||||||||||||||||||||||||
DA@]AQ TOT VE OTWET, NA DANNOM |
UROWNE NA[IH ZNANIJ NEPRAWOMERNA |
, |
|||||||||||||||||||||||||||
TAK KAK FUNKCIQ arcsin x (0 x |
1) NE QWLQETSQ NEPRERYWNOJ KUSO^NO- |
||||||||||||||||||||||||||||
GLADKOJ, I ISPOLXZOWANIE FORMULY P. 1 NEZAKONNO. dEJSTWITELXNO, INTEG- |
|||||||||||||||||||||||||||||
1 |
|
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|
x dx |
|
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|
RAL Z0 |
|
p |
1 , x2 |
ZAWEDOMO NE SU]ESTWUET KAK INTEGRAL rIMANA. pOZDNEE |
|||||||||||||||||||||||||
(x129) MY PRIDADIM SMYSL PODOBNYM WYKLADKAM. |
|
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92
![](/html/2706/47/html_HnPYSFrBEL.Stq_/htmlconvd-Z_YwAJ93x1.jpg)
|
1 |
xn |
|
5. u P R A V N E N I E. nAJTI lim |
Z0 |
1 + x |
dx. |
n |
|
x55. wERHNIJ I NIVNIJ INTEGRALY dARBU
1.zNA^ENIE INTEGRALXNOJ SUMMY rIMANA FUNKCII f (SM. 46.2) ZAWI- SIT NE TOLXKO OT RAZLOVENIQ , NO I OT WYBORA PROMEVUTO^NYH TO^EK j . eSTESTWENNO POPYTATXSQ UMENX[ITX \TOT PROIZWOL. sOOTWETSTWU@]AQ KONSTRUKCIQ, K IZLOVENI@ KOTOROJ MY PEREHODIM, OKAZYWAETSQ POLEZNOJ DLQ TEORII I PRILOVENIJ INTEGRALA rIMANA.
2.pUSTX f(x) (a x b) | OGRANI^ENNAQ FUNKCIQ I (a = x0 < x1 < : : : < xn = b) | RAZLOVENIE OTREZKA [a; b]. wERHNEJ (NIVNEJ) SUM-
MOJ dARBU FUNKCII |
f , OTWE^A@]EJ RAZLOVENI@ , NAZYWAETSQ SUMMA |
|||||||||||||||||
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|
|
n |
|
|
|
|
|
|
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|
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|
n |
|
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SOOTWETSTWENNO |
S ( ) = j=1 mj (xj ,xj,1 )), |
GDE |
||||||||||
S ( ) = j=1 Mj (xj ,xj,1 ) ( |
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Mj |
= |
P |
|
= |
|
inf |
|
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|
P |
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|
sup f(x); mj |
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|
f (x). oTMETIM OSNOWNOE SWOJSTWO SUMM |
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[xj,1;xj] |
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[xj,1;xj] |
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dARBU. |
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|||
|
3. pUSTX ; 0 | PROIZWOLXNYE RAZLOVENIQ OTREZKA [a; b]. tOGDA |
|||||||||||||||||
S ( ) |
S ( 0). |
|
|
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|
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|||
pUSTX (a = x0 < x1 < : : : < xn = b) I | RAZLOVENIE, POLU^ENNOE |
||||||||||||||||||
|
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|
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|
e |
|
|
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|
|
IZ |
|
DOBAWLENIEM ODNOGO UZLA |
y. |
pUSTX DLQ OPREDELENNOSTI |
x0 < y < x1. |
|||||||||||||
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• |
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|||||
tOGDA |
|
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||
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S |
( ) = |
[ inf |
f(x)](y |
, |
x0) + [ inf |
f (x)](x1 |
, |
y) |
|
|
|||||
|
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|
e + |
[x0;y] |
|
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|
[y;x1 |
] |
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|||
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|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
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|
P |
mj (xj |
|
xj |
1) [ inf |
f (x)](x1 |
|
x0) |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
, , [x0;x1] |
, |
|
|
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||||||
|
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|
|
j=2 |
|
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|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
, xj,1) = S ( ): |
|
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|||||
|
|
|
|
+ |
j=2 mj (xj |
|
|
|
|
P
tAKIM OBRAZOM, PRI DOBAWLENII K RAZLOVENI@ NESKOLXKIH NOWYH UZLOW
NIVNQQ SUMMA dARBU RAZWE LI[X WOZRASTAET. aNALOGI^NO WERHNQQ SUMMA dARBU OT TAKOGO DOBAWLENIQ MOVET TOLXKO UMENX[ITXSQ. pUSTX TEPERX I 0 | PROIZWOLXNYE RAZLOVENIQ [a; b], A 00 | RAZLOVENIE, POLU^ENNOE
OB_EDINENIEM UZLOW RAZLOVENIJ I 0. tOGDA W SILU SDELANNYH WY[E ZAME^ANIJ S ( ) S ( 00) S ( 00) S ( 0): >
4. iZ P. 3 SLEDUET, ^TO MNOVESTWO fS ( )g (SOOTWETSTWENNO fS ( )g) WSEH WERHNIH (SOOTWETSTWENNO NIVNIH) SUMM dARBU OGRANI^ENNOJ FUNK- CII f OGRANI^ENO SNIZU (SOOTWETSTWENNO SWERHU). pO\TOMU OPREDELENY
93
WELI^INY D (f ) = inf S ( ); D |
(f ) = supS |
( ). oNI NAZYWA@TSQ SOOT- |
||
|
|
|
|
|
WETSTWENNO WERHNIM I NIVNIM INTEGRALAMI dARBU FUNKCII f . pRI \TOM
(P. 3) D (f) D (f).
x56. kRITERIJ dARBU INTEGRIRUEMOSTI PO rIMANU
b |
|
|
|
|
|
|
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|
1. oGRANI^ENNAQ FUNKCIQ f(x) (a |
|
x |
|
|
b) INTEGRIRUEMA PO rIMANU |
||||||||||
(I = Za f(x) dx) TTOGDA |
D (f ) = D (f )(= ). |
|
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|||||||
|
|
|
|
|
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|
nEOBHODIMOSTX. pUSTX f INTEGRIRUEMA. w SILU 46.5 |
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|||||||||||
8" > 09 (a = x0 < x1 < : : : < xs = b)8 j 2 |
|
|
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|||||||||
[xsj,1; xj ] (j = 1; s) |
, |
j |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
j j=1 |
|
|
|
, |
xj,1) |
|||||
|
|
|
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( |
|
P |
f |
( j )(xj |
|
|
< "). |
|||
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|
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|
|
sLEDOWATELXNO, DLQ L@BYH j 2 [xj,1; xj ] (j = 1; s) |
|
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||||||||||
|
s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, " < |
X |
f ( j )(xj |
, xj,1) < + ": |
|
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|||||||
|
j=1 |
|
|
|
|
|
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|
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|
wZQW sup (SOOTWETSTWENNO inf ) PO j W KAVDOM IZ OTREZKOW, POLU^IM
, " S ( ) S ( ) + ". oTS@DA S ( ) , S ( ) 2", I ZNA^IT,
D (f) , D (f ) 2". iZ PROIZWOLXNOSTI " : D (f ) D (f) I OSTA•ETSQ U^ESTX NERAWENSTWO W 55.4.
dOSTATO^NOSTX. pUSTX D |
(f ) = D (f ) = . dLQ PROIZWOLXNOGO |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
" > 0 (W SILU OPREDELENIQ 55.4 I SWOJSTWA 55.3) NAJDETSQ• RAZLOVENIE |
||||||
~ |
|
|
|
|
|
|
(a = x0 < x1 < : : : < xs = b) TAKOE, ^TO |
|
|||||
|
|
s |
|
|
" |
|
e |
e |
X |
(Mj , mj)(xj , xj,1) < |
|||
2 : |
||||||
S ( ) , S ( ) = |
j=1 |
|||||
sLEDUET LI[X UBEDITXSQ, ^TO DLQ L@BOGO RAZLOVENIQ (a = y0 < y1 < |
: : : < yN = b) DOSTATO^NO MALOGO DIAMETRA, MY BUDEM IMETX jS , j < ", |
||||||||||||||||
GDE S | INTEGRALXNAQ SUMMA rIMANA FUNKCII f . pUSTX M = sup |
f(x) |
j |
||||||||||||||
I d( ) < |
|
" |
|
. mY IMEEM |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x2[a;b] j |
|
|
4Ms |
|
|
|
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|
|
|
|
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|
|
||||
|
|
|
|
|
|
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|||
S |
, |
= N f ( i )(yi |
, |
yi,1) |
, |
|
|
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|||
|
|
|
i=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
= P0f( i)(yi |
|
yi |
1) + |
|
00f ( i )(yi |
|
yi |
1 ) ; |
|
|
||
|
|
|
|
i |
, |
, |
|
|
i |
|
, |
, |
, |
|
|
|
|
|
|
|
P |
|
|
|
|
P |
|
|
|
|
|
|
|
94
![](/html/2706/47/html_HnPYSFrBEL.Stq_/htmlconvd-Z_YwAJ95x1.jpg)
GDE SUMMA |
P |
0 PO TEM i, DLQ KOTORYH OTREZKI [yi |
, |
1; yi] SODERVAT UZLY xj |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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00 |
|
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||
RAZLOVENIQ , A |
|
|
| SUMMA PO OSTALXNYM i. nE OGRANI^IWAQ OB]NOSTI, |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
BUDEM S^ITATX |
, |
^TO |
|
|
|
|
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|
tOGDA TAK KAK KAVDYJ UZEL |
xj |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
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|
|
e |
|
P |
f(x) 0 (a x b). |
|
|
|
( |
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|||||||||||||||||||||||||
MOVET PRINADLEVATX NE BOLEE ^EM DWUM OTREZKAM [yi |
, |
1; yi ]) |
|
|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Pi |
|
|
|
|
, |
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
Pi |
|
|
, |
|
|
," |
|
|
|
1 i N |
|
|
, |
|
|
, |
|
Pi |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|||||||||||||||||||||||||
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|
0f ( i )(yi |
|
|
yi |
|
1) |
|
|
|
|
|
M |
|
0(yi |
|
|
yi |
1) |
|
|
M max (yi |
|
|
yi |
|
1 ) |
01 |
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, > ," |
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aNALOGI^NO, PRI DOSTATO^NO MALYH DIAMETRAH RAZLOVENIQ S |
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I UTWERVDENIE DOKAZANO. |
|
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|
|
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|||||||||||||||||||
|
2. s L E D S T W I E. wSQKAQ NEPRERYWNAQ FUNKCIQ f NA OTREZKE [a; b] |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
INTEGRIRUEMA PO rIMANU. |
|
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pUSTX " > 0 PROIZWOLXNO. tAK KAK f RAWNOMERNO NEPRERYWNA (SM. 24.7), |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SU]ESTWUET > 0 TAKOE, ^TO |
jx |
, yj |
|
< WLE^ET• |
|
jf (x) , f (y)j |
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b , a |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
pUSTX (a = x0 < x1 < : : : < xs |
= b) | RAZLOVENIE [a; b] TAKOE, ^TO |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
d( ) < ". w SILU 24.2(B) |
NAJDUTSQ j ; j |
|
|
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[xj,1; xj ] TAKIE, ^TO f ( j ) = |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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, |
a |
(xj , xj,1); |
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|
I ZNA^IT, D (f) , D (f ) < ". iZ PROIZWOLXNOSTI " SLEDUET, ^TO D (f) D (f ) I ZNA^IT, D (f) = D (f ). oSTAETSQ• PRIMENITX DOKAZANNYJ WY[E KRITERIJ. >
95
![](/html/2706/47/html_HnPYSFrBEL.Stq_/htmlconvd-Z_YwAJ96x1.jpg)
3. u P R A V N E N I E. pRIWEDITE PODROBNOE DOKAZATELXSTWO ZAKL@- ^ITELXNOJ FRAZY P. 1 \PRI DOSTATO^NO MALYH DIAMETRAH RAZLOVENIQ
S , > ,"".
x57. o PRIBLIV•ENNOM WY^ISLENII INTEGRALOW
1. ~ISLENNOE ZNA^ENIE INTEGRALA rIMANA DALEKO NE WSEGDA MOVET BYTX NAJDENO S POMO]X@ FORMULY nX@TONA-lEJBNICA (SM. 43.13). w SWQ- ZI S \TIM BOLX[OE ZNA^ENIE IME@T PRIBLIVENNYE• METODY NAHOVDENIQ ^ISLENNYH ZNA^ENIJ INTEGRALOW. k \TIM METODAM ESTESTWENNO PRED_QW- LQETSQ RQD TREBOWANIJ. oTMETIM NEKOTORYE IZ NIH:
(A) SHODIMOSTX PRIBLIV•ENNYH ZNA^ENIJ K ISTINNOMU ZNA^ENI@ INTEG- RALA,
(B) WOZMOVNOSTX \FFEKTIWNO OCENIWATX POGRE[NOSTX,
(W) WY^ISLITELXNAQ PROSTOTA.
dETALXNO \TI WOPROSY IZU^A@TSQ W KURSE \mETODY WY^ISLENIJ". mY OGRANI^IMSQ NESKOLXKIMI PROSTYMI FORMULAMI. oTMETIM, ^TO ODNIM IZ TIPI^NYH METODOW PRIBLIVENNOGO• WY^ISLENIQ INTEGRALA rIMANA QW- LQETSQ ZAMENA INTEGRIRUEMOJ FUNKCII BOLEE PROSTOJ (NAPRIMER, POLINO- MOM) TAK, ^TOBY POGRE[NOSTX W ZNA^ENII INTEGRALA BYLA BY NEBOLX[OJ.
2. [fORMULA PRQMOUGOLXNIKOW]. dLQ WY^ISLENIQ INTEGRALA
(1) |
|
J = Zab f (x) dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
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WOZXMEM RAZLOVENIE |
= (a = x0 < x1 < : : : < xn = b) |
S RAWNOOTSTO |
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Q]IMI UZLAMI: xj = a + |
b ,n a |
j (0 j n) I WYBEREM PROMEVUTO^NYE |
||||||||||||
|
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1 |
|
|
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|
TO^KI W SEREDINAH POLU^ENNYH OTREZKOW: j |
|
= 2(xj,1 |
+ xj); |
|||||||||||
tOGDA |
|
|
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, |
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+ xj )) |
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j=1 |
2 |
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|
|
|
|
|
|
n
| INTEGRALXNAQ SUMMA rIMANA FUNKCII f (TAK KAK Sn = P
j=1
xj,1 )), I PO\TOMU Sn ! J (n ! 1). |TA FORMULA NOSIT NAZWANIE FORMU- LY PRQMOUGOLXNIKOW (PLO]ADX POD KRIWOJ y = f (x) NA U^ASTKE [xj,1; xj ]
96
![](/html/2706/47/html_HnPYSFrBEL.Stq_/htmlconvd-Z_YwAJ97x1.jpg)
ZAMENQETSQ NA PLO]ADX PRQMOUGOLXNIKA S OSNOWANIEM xj , xj,1 I WYSO- TOJ f ( j )). oTMETIM, ^TO FORMULA TO^NA DLQ AFFINNYH FUNKCIJ WIDA f (x) = x + .
3. [fORMULA TRAPECIJ]. wOZXMEM• RAZLOVENIE KAK W P. 2 I ZAMENIM PLO]ADX KRIWOLINEJNOJ TRAPECII NA U^ASTKE [xj,1; xj ] PLO]ADX@ NASTO- Q]EJ TRAPECII S WER[INAMI (xj,1; 0); (xj; 0); (xj,1; f(xj,1)); (xj; f(xj )). sUMMIRUQ \TI PLO]ADI, POLU^IM
(3) |
Tn = |
b , a |
n 1 |
(f (xj |
, |
1) + f(xj )): |
|||
|
|
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j=1 2 |
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b ,n a |
n |
f (xj,1); |
b ,n a |
n |
f (xj ) QWLQ@TSQ INTEGRALXNYMI |
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|
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|
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|
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j=1 |
|
|
|
|
P |
|
|
|
|
P |
|
|
SUMMAMI rIMANA DLQ f, MY IMEEM Tn ! J (n ! 1). fORMULA (3) TAKVE TO^NA DLQ AFFINNYH FUNKCIJ.
4. [fORMULA sIMPSONA]. rASSMOTRIM SNA^ALA SLU^AJ [a; b] = [,1; 1]. pODBEREM• ; ; TAK, ^TOBY RAWENSTWO
1 |
|
|
|
|
|
|
|
,Z1 |
f (x) dx = f (,1) + f(0) + f (1) |
|
|||||
(4) |
|
|
|||||
IMELO MESTO DLQ FUNKCIJ f(x) = 1; f (x) = x; f (x) = x2. iZ SISTEMY |
|||||||
|
|
> |
|
+ + |
= 2 |
|
|
|
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|
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|
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= 0 |
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= 2=3 |
|
|
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1 |
>4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NAHODIM = = 3 |
; =:3 |
: s \TIMI ZNA^ENIQMI PARAMETROW FORMULA |
|||||
(4) AWTOMATI^ESKI WERNA DLQ f (x) = x3 |
1 |
x3 dx = , + . |
|||||
, TAK KAK 0 = ,R1 |
|||||||
tAKIM OBRAZOM, FORMULA |
|
|
|
|
|||
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
,Z1 |
|
|
|
|
|
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f(x)dx = 3[f(,1) + 4f (0) + f(1)] |
|
||||||
(5) |
|
|
WERNA DLQ WSEH POLINOMOW WIDA f(x) = a0 + a1x + a2x2 + a3x3. dLQ PROIZ- WOLXNOGO OTREZKA FORMULA (5) PREOBRAZUETSQ K WIDU
b |
b , a |
[f (a) + 4f(b + a ) + f (b)] |
f (x) dx = |
||
Za |
6 |
2 |
97
![](/html/2706/47/html_HnPYSFrBEL.Stq_/htmlconvd-Z_YwAJ98x1.jpg)
(ZDESX f | POLINOM 3-J STEPENI). dLQ POLU^ENIQ PRIBLIVENNOJ• |
FORMULY |
|||||||||||||
WY^ISLENIQ INTEGRALA (1) |
PODELIM OTREZOK [a; b] NA 2n RAWNYH PODOTREZ- |
|||||||||||||
KOW S KONCAMI xj = a + |
b , a |
j I NA KAVDOM OTREZKE [x2j |
, |
2; x2j ] INTEGRAL |
||||||||||
x2j |
|
2n |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
b , a |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
f (x)dx ZAMENIM SUMMOJ |
[f(x2j |
, |
2) + 4f(x2j |
, |
1) +f(x2j )]. sUMMI- |
|||||||||
Zx2j,2 |
|
|
|
|
6n |
|
|
|
|
|
|
|
||
RUQ PO j, POLU^IM |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n = n |
b , a[f (x2j |
|
2) + 4f |
(x2j 1 ) + f (x2j )]: |
|
|||||||||
X |
|
6n |
|
|
|
, |
|
|
, |
|
|
|
|
|
j=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
sNOWA, KAK I WY[E, n ! J (n ! 1) (!!).
5. wYWOD OCENKI POGRE[NOSTI PRIBLIVENNOJ• FORMULY PROILL@STRI- RUEM NA FORMULE PRQMOUGOLXNIKOW. pUSTX f DWAVDY NEPRERYWNO DIFFE-
RENCIRUEMA NA [a; b] I M = max jf00(x)j. pUSTX SNA^ALA n = 1, TAK ^TO
x2[a;b]
1 = b +2 a. pO FORMULE tEJLORA 34.2 IMEEM f (x) = f( 1 ) +f0( 1)(x , 1) +
12f00(c)(x , 1 )2 (ZDESX c PRINADLEVIT PROMEVUTKU S KONCAMI W TO^KAH 1 I x). oCENIM POGRE[NOSTX R1 = jJ , S1j DLQ FORMULY PRQMOUGOLXNIKOW. tAK KAK \TA FORMULA TO^NA DLQ AFFINNYH FUNKCIJ, IMEEM
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
b |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Za f (x) dx , (b , a)f ( 1) |
|
|
|
Za f00 |
2 |
|
||||||||||||||
(6) R1 |
= |
|
|
|
= |
2 |
(c)(x , 1 ) dx |
|
||||||||||||||||
|
|
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M |
|
|
b |
|
|
2 |
M |
|
b |
|
a |
|
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3 |
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|
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|
|
|
|
|
, |
3 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
2 Za |
(x |
1) dx = |
|
|
|
|
|
: |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
w SLU^AE PROIZWOLXNOGO n ZAMETIM, ^TO |
|
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||||||||||||
b |
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n |
n |
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n |
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Zn |
xj |
|
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P |
P Z |
|
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|
P |
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|||
|
|
, b |
|
|
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|
|
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|
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|
|
|
|||||||||||
Rn = j a f (x) dx |
,n a j=1 f ( j )j = jj=1 |
|
xj,1 f (x)dx , b ,n a j=1 f ( j )j |
jP=1jZxj,1 f (x)dx , b ,n af ( j )j
(ZDESX j = 12(xj,1 +xj ); xj = a + b ,n aj). wOSPOLXZOWAW[ISX OCENKOJ (6) DLQ KAVDOGO OTREZKA [xj,1; xj ], IMEEM
Rn |
|
M |
|
n |
b , a |
! |
3 = |
M |
|
(b , a)3 |
: |
|
|
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|||||||||||
3 |
24 |
n2 |
||||||||||
|
|
2n |
|
|
98
nekotorye priloveniq integrala rimana
x58. fORMULA tEJLORA S OSTATKOM W INTEGRALXNOJ FORME
1. pUSTX f OPREDELENA NA INTERWALE ( ; ), PRI^•EM NA OTREZKE [a; x] |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
( ; ) |
(ILI [x; a] ( ; )) ONA OBLADAET NEPRERYWNOJ n-J PROIZWODNOJ. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
tOGDA |
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n |
, |
1 |
1 |
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1 |
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Z |
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x |
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f(k) (a)(x , a)k + |
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f(n) (t)(x , t)n,1 dt: |
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f(x) = |
X |
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k! |
(n |
, |
1)! |
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a |
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k=0 |
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1 |
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x |
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(n) |
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n |
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1 |
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wELI^INA rn(x) |
|
= |
|
(n , 1)Za |
f |
|
(t)(x , t) |
|
, |
|
|
dt NAZYWAETSQ OSTATKOM W |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
INTEGRALXNOJ FORME. |
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iMEEM f (x),f (a) = Zaxf0(t)dt, TO ESTX DLQ n = 1 FORMULA SPRAWEDLIWA. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
pUSTX ONA SPRAWEDLIWA DLQ WSEH k n , 1: tOGDA |
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n |
, |
2 |
1 |
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(k)(a)(x , a)k + |
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1 |
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Z |
|
|
x |
f(n,1)(t)(x , t)n,2 dt: |
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f (x) = |
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f |
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X |
k! |
(n |
, |
|
2)! |
a |
|
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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k=0 |
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iNTEGRIRUQ PO ^ASTQM INTEGRAL W PRAWOJ ^ASTI, IMEEM |
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x |
(n |
|
1) |
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n |
|
2 |
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1 |
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(n |
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|
1) |
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n |
|
1 x |
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Za |
f |
|
, |
|
|
(t)(x , tx) |
, |
|
dt = ,n , |
1f |
|
|
, |
|
|
(t)(x , t) |
, |
|
a |
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1 |
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(n) |
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n |
|
1 |
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|
1 |
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(n |
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|
1) |
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n |
|
1 |
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||||||||
|
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|
+ n , |
1Zaxf |
|
|
(t)(x , t) |
|
, |
|
|
dt = n , |
1f |
|
, |
|
|
(a)(x , a) |
, |
|
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1 |
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(n) |
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n |
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1 |
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+ n , |
1Za |
|
f |
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(t)(x , t) |
|
, |
|
|
dt; |
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A OTS@DA I SLEDUET ISKOMAQ FORMULA. |
|
> |
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|
1 |
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|
n |
, |
1 |
xn |
|
(jxj < 1) |
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2. p R I M E R. pOKAVEM, ^TO ln(1 + x) |
|
= |
n=1 |
(,1) |
|
|
|
n |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SM |
|
|
|
|
sOGLASNO |
36.2 |
NUVNO POKAZATX |
, |
|
^TO |
|
P |
|
|
! |
0 (jxj |
< 1). |
iZ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
( . 36.6). |
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rn(x) |
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INTEGRALXNOJ FORMY OSTATKA DLQ FUNKCII ln(1 + x) (jxj < 1) PRI a = 0: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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rn (x) = |
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x (x , t)n,1 |
dt |
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x x , t n,1 |
dt |
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|
: |
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j |
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|
j |
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Z0 |
|
(1 + t)n |
|
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99 |
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1 + t |
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1 + t |
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Z0 |
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|
![](/html/2706/47/html_HnPYSFrBEL.Stq_/htmlconvd-Z_YwAJ100x1.jpg)
|
|
|
j1 + tj j |
|
j |
|
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|
|
j |
|
j |
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|||||||||
zAME^AQ, ^TO |
|
x , t |
|
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|
x |
|
|
PRI |
|
x < 1, POLU^AEM |
|
|
|
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|
j |
rn |
(x) |
|
|
|
|
x |
n,1 |
j |
ln(1 + x) |
0 (n |
! 1 |
): |
|
|
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||||||||||||
|
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|
|
|
|
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|
j j |
j |
|
|
|
|
|
|
j ! |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
3. u P R A V N E N I E. dOKAVITE RAWENSTWO 36.7. |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
x59. iNTEGRALXNYJ PRIZNAK SHODIMOSTI ^ISLOWOGO RQDA |
||||||||||||||||||||||||||||||||
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1 |
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1. pUSTX f (x) (x 0) NE WOZRASTAET. rQD j |
=1 f (j) SHODITSQ TTOGDA |
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FUNKCIQ F (x) = |
Z0xf(t) dt (x > 0) OGRANI^ENA. |
P |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
oTMETIM SNA^ALA, ^TO F (x) OPREDELENA DLQ L@BOGO x > 0n (SM. 48.2). |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
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1 |
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|
TAKOE, |
^TO j=1 f (j) K |
|||
pUSTX j=1 f(j) SHODITSQ. tOGDA SU]ESTWUET K > 0 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
P |
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
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|
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|
|
|
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|
|
|
|
P |
||
DLQ WSEH n. tAKIM OBRAZOM, DLQ L@BOGO x > 0 |
|
|
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||||||||||||||||||||||||||
|
|
F (x) = Z0 |
x |
|
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[x]+1 |
|
1 |
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2 |
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[x]+1 |
||||||||||||
|
|
|
f(t) dt |
Z0 |
|
|
f (t) dt = Z0 + Z1 + : : : + Z[x] |
||||||||||||||||||||||||||
|
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[x] |
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||
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f (0) + j=1 f(j) f (0) + K: |
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P |
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||
oBRATNO, ESLI F (x) K |
|
|
(x 0), TO |
|
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||||||||||||||||||||||
|
n |
|
n |
|
|
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j |
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|
|
|
|
|
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|
n |
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|
j |
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|
n |
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X |
|
X |
|
|
|
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Z |
|
|
|
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|
|
|
|
X Z |
|
Z |
|
|
|
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|||||||||
|
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|
|
|
, |
1 dt |
, |
|
|
f (t)dt = F (n) K: |
|
|
||||||||||||||||||||
|
j=1 |
f (j) = |
j=1 |
f (j) j |
|
j=1 |
j |
|
1f(t) dt = |
|
0 |
|
> |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
SHODITSQ, ESLI p > 1 I RASHODITSQ PRI p 1. |
|||||||||||||||||
|
2. p R I M E R. rQD n=1 np |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
pRIMENITE P |
|
|
|
K |
|
|
P |
|
|
1; |
|
|
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ESLI 0 t 1, |
|
|
|
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|
|
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f |
|
|
|
. 1 |
|
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f(t) = ( |
|
1 |
; |
|
ESLI t > 1. |
|
|
g |
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|
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|
|
|
|
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p |
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|
|
|
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|
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|
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|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x60. gEOMETRI^ESKIE PRILOVENIQ
1. pLO]ADX KRIWOLINEJNOJ TRAPECII. aKKURATNOE OPREDELENIE PLO-
]ADI PLOSKOJ FIGURY BUDET DANO W RAZDELE \mERA vORDANA". pOKA MY OBRA]AEMSQ K GEOMETRI^ESKOJ INTUICII.
pUSTX f (x) (a x b) INTEGRIRUEMA PO rIMANU. w SOOTWETSTWII S 45.1 I OPREDELENIEM INTEGRALA rIMANA PLO]ADX FIGURY, ZAKL@^ENNOJ•
100