II. Основные свойства определенного интеграла

1.

где .

2. ;

где .

3. .

4. ,

если .

5. Если сохраняет знак на отрезке, то интеграл

сохраняет тот же знак, т. е. например, если для любого.

6. Если - непрерывна на отрезке, то существует такая точка, что(теорема «о среднем»).

7. Если при, то.

8. Если - наименьшее, а- наибольшее значения функциинепрерывной на отрезке, то:

(теорема «об оценке»).

9. , где.

Пример 1. Вычислить среднее значение функции на отрезке.

Решение. Так как является непрерывной на указанном отрезке, то можно применить свойство 6 (теорему о среднем);

выразим из данного соотношения как неизвестное из уравнения:

, т. е.

Пример 2. Оценить интеграл: .

Применим теорему «об оценке» определенного интеграла (свойство 8).

.

Найдем значения функции на концах отрезка:

, .

Найдем также . Так как здесь- наименьшее значение, а

- наибольшее значение функции, .

Ответ: .

Пример 3. Не вычисляя, сравнить значения интегралов: или.

Решение. Так как припо свойству 7.

Задания для самостоятельной работы.

Вычислить определенные интегралы с помощью формулы Ньютона –Лейбница:

1. ,	Ответ: 66.
2. ,	Ответ: 1.
3. ,	Ответ: 40.
4. ,	Ответ: .
5. ,	Ответ: .
6.,	Ответ: .
7.,	Ответ: .
8. ,	Ответ: .
9.,	Ответ: .
10.,	Ответ: .
11. ,	Ответ: .
12. ,	Ответ: 3.

III. Приложения определенного интеграла

1. С помощью определенного интеграла можно вычислять площади плоских фигур, ограниченных кривыми. Напомним, что кривые могут быть заданы различными способами, т.е.

1) в прямоугольных декартовых координатах (в явном виде и параметрически);

2) в полярных координатах.

Рассмотрим случаи вычисления площадей плоских фигур в прямоугольных координатах.

а) если фигура представляет из себя криволинейную трапецию вида.

Рисунок 5

;

б) если криволинейная трапеция расположена ниже оси , т.е.тогда исходя изсвойств определенного интеграла

Рисунок 6

.

В общем случае ;

в) если плоская фигура имеет сложную форму, т.е. прямые «вырождаются» в точки, то фигуру следует разбить на части так, чтобы можно было применить известные формулы.

Проиллюстрируем некоторые возможные варианты:

Рисунок 7	;
г) Рисунок 8	;

д) если криволинейная трапеция ограничена прямыми и

, осью и непрерывной кривой, то

Рисунок 9

.

Рассмотрим примеры нахождения площади плоских фигур:

Пример 1. Найти площадь фигуры, ограниченной линиями:

Решение.

1 0 12 3 - 1 - 2 - 3

а) Построим графики данных функций: - прямая; - парабола; приведем ее уравнение к каноническому виду: ; ;

;

откуда координаты вершины , ветви вниз. Находим точки пересечения параболы с осью:

, ,или,.

б) Чтобы найти площадь данной фигуры, разобьем ее на части. Для этого найдем координаты точек пересечения графиков, решив систему уравнений данных линий:

Тогда (кв. ед).

; (кв. ед.).

.

(кв. ед).

в)(кв. ед.)

Замечание. Площадь этой же фигуры можно вычислить более рациональным способом, применив формулу

Ответ: кв. ед.

Пример 2. Вычислить площадь фигуры, ограниченной кривой , прямойи осью Оу.

Решение.

1 0 1 -1 Рисунок 10

а) Построим графики данных функций; - прямая, параллельная оси; - полукубическая парабола.

б) Для вычисления площади этой фигуры воспользуемся случаем, когда кривая задана функциональной зависимостью . Выразимчерез:

.

Тогда (кв. ед.).

Ответ: кв. ед.

Замечание. Если линия, ограничивающая криволинейную трапецию, задана параметрически, то

Пример 3. Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями: , прямойи осью.

Решение.

Построим графики данных функций. Так как одна из линий задана параметрически, то придавая параметру произвольные значения, составим таблицу значений функции.

-2 -1 0 1 2 4 1 0 1 4 -8 -1 0 1 8 1 0 1 -1	Таким образом, считая найдем , подставим найденные выражения в формулу, предварительно вычислив пределы интегрирования по: ( в нашем случае ). ( в нашем случае ). Тогда , так каккв. ед.;

(кв. ед.).

кв. ед.

Ответ: кв. ед.

2. Вычисление площадей плоских фигур в случае, когда линии, их ограничивающие, заданы в полярной системе координат.

Если непрерывная кривая задана в полярных координатах уравнением , то площадь сектора АОВ вычисляется по формуле:

В А 0 Рисунок 11

.

Пример 4. В полярной системе координат построить фигуру, ограниченную указанной линией, и вычислить ее площадь: .

Решение.

а) Составим таблицу значений задавая шаг для.

3,4 2 0,6 0 4 0,6 Рисунок 12 График этой функции – кардиоида.

0 4 3,4 2 0,6 0 0,6 2 3,4 4

б) Вычислим , т.к.изменяется от 0 до(см. рис. 12), т.к. фигура симметрична относительно Ох, где

Ответ: кв. ед.