may05119
.pdf31
Рас с мот рим примеры ис с л едования функции и пос т рое ния ее графи-
ка.
Пр им ер 1.
И с с л е доват ь функцию |
|
|
y = |
|
|
4x3 - x4 |
|
, пос т роит ь график. |
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
5 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1. |
Ф ункция опреде л енанавс ейч ис л овойос и, т .е . D( f ) |
( , |
¥)+. =¥- |
||||||||||||||||||||||||||||
2. |
П роверим ч ет нос т ь функции, дл я эт ого рас с мот рим |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
f (- x) = |
4( |
)3 - (- -)4 |
|
= |
- 4 - |
|
= - |
4 + x4 |
x3 |
3 x4 |
xx |
x |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
||||
П ол уч аем, ч т о |
(- |
) ¹ |
|
|
(x)f,f (x )- - ¹(x)f, значf xит , эт о функция общ е го вида. |
||||||||||||||||||||||||||
3. |
И с с л едуемая функция не явл яе т с я периодич ес кой. |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
4. |
Д анная функция непрерывнав каж дойт оч ке обл ас т и опреде л ения, т .к. |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
1 |
|
(4x3 lim- x4 )= |
4x0 |
3 |
- x0 |
4 |
|
|
, т .е. lim ( |
) = |
(x0 f). f x |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
5 x→ x0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x→x0 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
5. |
Н айдем т оч ки перес е ч ения функции с ос ями координат . |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
x = 0 , т огда f (x)= 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
f (x) = 0 , при |
x = 4 , x = 0 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
Знач ит , ( |
|
40,) и ( |
0,) |
- т оч ки пере с еч ения с координат ными ос ями. |
|||||||||||||||||||||||||||
6. |
Верт икал ь ных ас импт от функция |
не |
име ет , |
т .к. |
вс ю ду |
не прерывна. |
|||||||||||||||||||||||||
П роверим, имее т л и функция накл онную ас импт от у: |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
k1 |
lim |
|
|
y |
|
1 |
|
x2 (4 |
|
x) lim-¥ ,= |
- |
= |
= |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
x |
5 x |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
x |
|
|
+∞ |
→ |
|
|
|
|
→+∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
k2 |
lim |
|
|
y |
1 |
|
|
x2 (4 |
|
x) lim+¥ = |
- |
= |
= |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
x |
5 x |
−∞ |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
x |
|
|
→ |
|
|
|
|
|
→−∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сл едоват ел ь но, накл оннойас импт от ы функция не име ет .
7. ' ( ) = |
4 |
2 (3 - x), f 'xx( )=f 0x, при x = 0 и x = 3, кот орые явл яю т с я крит ич е - |
|
5 |
|
с кими т оч ками. И с с л едуем эт и т оч ки, опреде л яя знакпроизводной, с л еваи с праваот эт ихт оч ек
|
|
+ |
+ |
max |
- |
Знакf’(x) |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
Знакf(x) |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
||
|
f ' (x) > 0 |
при x |
( Î¥,-3), т .е. функция наэт ом инт ервал е возрас т ает ; |
||||||||
|
f ' (x)< 0 |
при x |
(3,Î ¥)+, т .е. функция наэт ом инт ервал е убывает . |
|
|||||||
|
f ' (x) при переходе ч ере з т оч ку x = 3 ме няе т знакс «+» на«-», т .е. эт о |
||||||||||
т оч камакс имума, |
fmax ( ) =3 4, .5 |
|
|
|
|
||||||
|
f ' (x) при переходе ч ере з т оч ку x = 0 не ме няе т знак, поэт ому в эт ойт оч - |
||||||||||
ке экс т ремуманет . |
|
|
|
|
|
|
|
||||
8. |
' ' ( ) = |
12 |
(2 − x ), fx (xf)= x0 |
при'' |
x = 0 и |
x = 2 . Э т и знач е ния |
x могут |
||||
|
|||||||||||
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
быт ь абс цис с ами т оч е кпе региба. И с с л едуе м их, определ яя знак f '' |
с л е ваи |
с праваэт ихт оч ек:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32 |
|
|
|
|
|
|
- |
|
перегиб |
+ |
|
перегиб |
- Знакf’’(x) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
00 |
|
|
|
|
2 |
|
|
Знакf(x) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при' ' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
(x)< 0 |
x ( |
|
)U ( |
,+2¥),,т0.е. функцияÎ¥- |
наэт ихинт ервал ахиме ет |
||||||||
выпукл ос т ь, направл енную вверх; |
|
|
|
|
||||||||||
f |
(x)> 0 |
при' ' |
x Î( |
02,), т .е. функция наэт ом инт ервал е имее т выпукл ос т ь , |
направл енную вниз;
f '' (x) при переходе ч ерез т оч ки x = 0 , x = 2 функция имее т разные направл е ния выпукл ос т и, т .е. эт о т оч ки перегиба, f (2)= 165 = 32,, f (0)= 0 .
Уч ит ывая вс е пол уч е нные ре зул ь т ат ы ис с л едования, с т роим график:
Пр им ер 2. |
|
|
|
|
|
1 - x3 |
|
||||
И с с л е доват ь функцию y = |
, пос т роит ь график. |
||||||||||
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
|
|
|
1. |
Ф ункция опреде л енанавс ейч ис л овойос и, кроме т оч ки x = 0 , т .е. |
||||||||||
|
D( f ) ( |
)U ( , 0 ¥)+,.0 |
|
=¥- |
|||||||
2. |
П роверим ч ет нос т ь функции, дл я эт ого рас с мот рим |
||||||||||
|
f (- x)= |
1 - (- x)3 |
|
= |
1 + x3 |
|
|
|
|||
|
(- x)2 |
x2 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|||||||
П ол уч аем, ч т о |
(- |
) ¹ (x)f,f |
(x )- - ¹(x)f, значf xит , эт о функция общ е го вида. |
3.И с с л едуемая функция не явл яе т с я периодич ес кой.
4.Д анная функция непрерывнав каж дойт оч ке обл ас т и опреде л ения, т .к.
lim |
1 - x3 |
|
= |
1 - x0 |
3 |
, т .е . |
lim ( )= (x0 f). f x |
|
|
|
||
|
x2 |
|
|
x0 2 |
|
|
|
|
||||
x→x0 |
|
|
|
|
|
x→x0 |
|
|
|
|||
В т оч ке x = 0 функция имее т разрыв 2 рода, т .к. lim |
1 - x3 |
|
= +¥ . |
|||||||||
x2 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x→0− |
|
|
|
5. Н айдем т оч ки перес е ч ения функции с ос ями координат . |
||||||||||||
f (x)= 0 , при |
|
x = 1. Т оч ка( 0,1)- т оч капере с еч ения с ос ь ю |
абс цис с . |
|||||||||
С ос ью |
ординат перес еч е ния не т , т ак как т оч ка x = 0 , не явл яе т с я т оч кой |
обл ас т и опреде л е ния.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
33 |
|
|
|
||||
6. |
П рямая x = 0 |
(ос ь ординат) явл яет с я верт икал ь ной ас импт от ой, т .к. при |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
x = 0 онаимее т бе с конеч ныйразры в. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
7. |
П роверим, име ет л и функция накл онную |
ас импт от у: |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
k = |
|
|
y |
|
= lim |
1 - x3 |
|
|
=lim-1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
x |
|
|
|
x |
+∞ |
→x3 |
|
|
→+∞ |
|
|
|
|
ö |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
(b |
|
|
|
|
|
|
æ |
1- x |
3 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ç |
|
|
|
|
÷ |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
kx= ) = ylim-ç |
|
|
|
x |
2 |
|
|
|
+ x |
÷ =limlim |
x |
2 = 0 . |
x +∞ → |
→+∞ |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
è |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ø |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x +∞ x → |
|||||||||
Сл едоват ел ь но, прямая y = −x |
- накл онная ас импт от а. |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
8. |
f ' (x) = - |
x3 + 2 |
|
, |
|
|
f '(x)= 0 , при x = -3 |
|
|
|
, кот орая явл яе т с я крит ич ес койт оч - |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
x3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кой; f '(x) |
|
не с ущ е с т вует в т оч ке |
x = 0 , но эт ат оч кане явл яет с я крит ич е- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
с кой, т .к. |
|
|
= 0Ïx |
|
|
( f ).D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
min |
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
- |
Знакf’(x) |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Знакf(x) |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
f '(x)> 0 |
при x Î (- 3 |
|
20,), т .е. функция наэт ом инт ервал е возрас т ает ; |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
f '(x)< 0 |
при x |
( |
|
|
3 |
|
|
|
)U ( |
, 0, ¥)+,2т .е. функция- Î¥- наэт ом инт ервал е убывает . |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
f ' (x) при переходе ч ерез т оч ку x = -3 |
|
|
меняет знакс «-» на«+», т .е . эт о |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
т оч каминимума, fmin (- 3 |
|
|
|
)= |
3 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
9. |
f ' ' (x)= |
|
, |
f |
(x)¹ 0 |
, |
|
|
f '''(x) не с ущ е с т вуе т при x = 0 , но т .к. x = 0 т оч ка |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
x 4 |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
разрыва, т о графикфункции не имее т пере гибав эт ойт оч ке . |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
П о вс е йобл ас т и опре дел е ния |
f |
(x)> 0 , поэт'' |
ому е е графиквс ю ду обращ ен |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
выпукл ос т ью вниз. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Уч ит ывая вс е пол уч е нные ре зул ь т ат ы ис с л едования, с т роим график:
34
Г л а в а 5. Н еопр едел енны й и опр едел енны й интегр а л ы
§1. Пер в ообр а зна я функ ции
О дной из ос новных задач диффере нциал ь ного ис ч ис л ения явл яет с я от ыс кание производной заданной функции. Разнообразные вопрос ы мат е - мат ич ес кого анал изаи его многоч ис л енные прил ож е ния в геомет рии, ме - ханике, физике и т ехнике приводят к обрат нойзадач е: по даннойфункции
f (x) найт и |
т акую |
функцию |
F(x) , производная кот орой был а бы равна |
||||||||||
функции f (x) , т .е. |
= |
x) f.(F |
x) '( |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Опр едел ение 1. |
Ф |
ункция |
F(x) |
называе т с я |
перво о б ра зно й |
дл я функции |
|||||||
f (x) нане кот ором промеж ут ке Х, ес л и дл я вс ех знач е ний x |
из эт ого про- |
||||||||||||
меж ут кавыпол няет с я раве нс т во |
= |
x)f.(F x) '( |
|
|
|
|
|
||||||
Пр им ер ы . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Ф ункция |
|
= sin x( явл) Fяетx |
с я первообразнойдл я функции |
|
= cos x |
на( ) f x |
|||||||
вс ейч ис л овойпрямой, т аккакпри л ю бом знач е нии x |
x = cos x . )' |
(sin |
|||||||||||
2. Ф ункция |
( |
) = x3 Fявлx яе т с я первообразной дл я функции |
|
= 3(x2 ) fнаx |
|||||||||
вс ейч ис л овойпрямой, т аккакпри л ю бом знач е нии x |
x3 |
= 3(x2)'. |
|
|
|||||||||
Т еор ем а . Ес л и функция F(x) |
- первообразная дл я функции |
f (x) |
нанеко- |
||||||||||
т ором промеж ут ке Х, т о л ю бая другая первообразная дл я |
f (x) нат ом ж е |
||||||||||||
проме ж ут ке мож ет быт ь пре дс т авл е нав виде |
F(x) + с , где с |
– произвол ь ная |
|||||||||||
пос т оянная. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Опр едел ение 2. Е с л и функция F(x) пе рвообразная |
дл я функции f (x) |
на |
|||||||||||
некот ором промеж ут ке Х, |
т о множ ес т во функций F(x) + с |
, где с |
– произ- |
||||||||||
вол ь ная пос т оянная, называет с я нео пределенны м интегра л о м от |
функции |
||||||||||||
f (x) наэт ом проме ж ут ке и обознач ает с я |
ò |
= |
) +(c . |
x( |
)F |
dxf x |
|
||||||
П ри эт ом |
функция |
f (x) |
называе т с я |
подынт еграл ь ной функцией, |
|||||||||
( )dxf -x подынт еграл ь ным выраж ение м, переме нная |
x – пере менной ин- |
те грирования.
От ыс кание неопредел енного инт еграл апо данной подынт еграл ь ной функции называе т с я инт егрированием эт ойфункции.
Введенная операция - инт егрирование функции, в от л ич ие от операции дифференцирования, многознач на. Э т им объяс няет с я т ермин «не опре - дел енныйинт еграл ».
|
|
Св ой ств а неопр едел енного интегр а л а |
|
|||
1. Н еопреде л е нный инт еграл |
от ал ге браич ес кой с уммы двух функций ра- |
|||||
вен |
ал гебраич ес кой |
с умме |
инт еграл ов, |
т .е. |
||
ò[ |
] |
ò |
±±ò |
)dx( .=x g ) ( dx x f ) ( (dx) x g f x |
|
35
2. П ос т оянный множ ит ел ь мож но выне с т и из-под знака инт еграл а, т .е.
ò |
ò |
k ¹ 0dx. x× , f )k( =dx k(x )f |
|
|
Т а бл ица основ ны хинтегр а л ов |
|
xn +1 |
|
1. ò xndx = |
|
+ С , n ¹ -1 |
|
||
|
n +1 |
2.ò dxx = ln x +С
3. |
ò |
x |
= e x e+ dxС |
|
|
||||||||
4. |
òa x dx = |
|
|
|
a x |
+С |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
5. |
ò |
|
|
|
|
ln a |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
= sin x + С |
|
cosxdx |
||||||
6. |
ò |
|
|
|
|
|
|
|
cos x + С |
= - xdxsin |
|||
7. |
ò |
|
dx |
|
|
= |
1 |
arctg |
x |
+ С |
|||
x |
2 |
2 |
|
|
a |
||||||||
|
|
|
+ a |
|
|
|
|
a |
|
8.ò cosdx2 x = tgx + С
9. |
ò |
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
ctgx + С |
= - |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
sin2 x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
10. |
ò |
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
С |
|
arccos x + С |
= |
- = + arcsin |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
1 - x |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
11. |
ò |
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
arctgx |
С |
|
|
|
|
|
|
arcctgx + С |
= - = |
+ |
|||||||||
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
+ x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
12. |
ò |
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
x - a |
|
|
|
+ С |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
ln |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
x |
2 |
|
2 |
|
|
x + a |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
- a |
|
|
|
|
|
|
2a |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
13. |
ò |
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
= arcsin |
x |
+ С |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
a |
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
- x |
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|||||||||||
14. |
ò |
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ С += |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ln |
x |
|
|
x2 |
λ |
|
+ |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
x |
+ λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
§2. Опр едел енны й интегр а л
П ус т ь функция = y(x)fопредел е на на[a,b], a < b . Разобь ем [a,b] наn произ-
вол ь ны х |
ч ас т е й |
|
|
|
т оч ками: |
||
|
−1 0 |
1 |
..... |
2 |
n |
= b . < x |
i |
|
|
i |
|||||
Т оч ки, раздел яю щ ие |
от ре зок [a,b] |
||||||
на ч ас т ич ны е |
от ре зки |
[xi−1, xi ] |
|
дл иной |
i -Dxi −1=,xбуде м называт ь т оч ками раз-
бие ния. Выберем в каж дом из ч ас т ич ных от резков [xi−1, xi ] т оч ку ξi : [x −1 £ ξ £ ixi ] i О бразуем с умму σ :
y |
|
|
|
|
|
f(ξn) |
|
|
xn |
|
|
|
xi |
|
|
||
|
|
|
|
||
f(ξ2) |
x2 |
|
|
|
|
< x |
=< x |
< xa |
x |
||
<....f(ξ1)<<x |
|||||
|
x1 |
|
|
|
|
0 x0=a ξ1 x1 ξ2 x2 |
xi-1 ξi xi xn-1 ξn xn |
x |
|||
|
|
|
|
n |
2 |
2 1 |
1 |
å ξξ )Dx(i , i f = ξ )Dx(n n+f.... + i Dxi) |
|
|
|
i =1 |
кот орую назовем инт еграл ь нойс уммойдл я функции |
f (x) на[a,b], с оот вет - |
||
с т вую щ ейданному разбиению |
[a,b] |
нач ас т ич ны е от ре зки и данному выбо- |
|
ру промеж ут оч ныхт оч ек ξi . |
|
|
|
Геомет рич ес кий с мыс л |
с уммы σ : эт о с уммапл ощ адей прямоугол ь - |
||
ников с ос нованиями Dxi и выс от ами |
f (ξi ) . |
|
О бознач им ч ерез λ дл ину наибол ьш его ч ас т ич ного от ре зкаразбие - ния λ = max{Dxi }.
36
Опр едел ение. Е с л и с ущ е с т вует конеч ныйпредел I инт е грал ь нойс уммы при λ → 0 , т о эт от предел называе т с я о пределенны м интегра ло м от функ-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
n |
i |
|
i |
|
|
ции |
f (x) |
по от ре зку [a,b] и обознач ае т с я |
ò |
|
|
å |
|
) dxI |
x f |
||||||||||
|
|
λ →0 i=1 |
ξ |
)Dx(= f lim= ( |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
||
Ф |
ункция |
f (x) называет с я инт егрируемой на[a,b], |
ч ис л о а |
– ниж ним пре - |
|
|
|||||||||||||
дел ом, ч ис л о b – верхним пре дел ом, |
f (x) - подынт еграл ь ной функцие й, x |
|
|
||||||||||||||||
– переме ннойинт е грирования. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
Св ой ств а опр едел енного интегр а л а |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
1. |
a |
dxf=x0 . ( |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ò |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. |
òb |
|
= -òa |
)dx( . x f ( |
) |
dxf |
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
b |
|
|
|
|
|
а , |
b, с , име ет |
|
|
|
|
|
|
|||
3. |
К аковы бы |
ни |
был и |
ч ис л а |
мес т о |
раве нс т во: |
|
|
|||||||||||
|
b |
|
c |
b |
)dx( . x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ò |
|
=ò |
+ ò |
f ) |
( dx |
x( f) |
|
dxf x |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
a |
|
a |
c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. |
П ос т оянный множ ит ел ь |
мож но вынос ит ь |
зазнак опреде л е нного инт е - |
|
|
||||||||||||||
грал а: òb |
× |
= òb |
)dx( . x f |
(k ) |
dx |
kx f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
a |
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. |
О пре дел енный инт е грал |
от |
ал ге браич ес кой с уммы |
функций равен ал - |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
b |
|
b |
|
|
|
|
ге браич е с койс умме ихинт еграл ов: ò( |
|
|
) |
ò |
|
±±ò |
)dx( .=x g ) |
( dx |
x f ) ( (dx) |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
a |
|
a |
|
|
|
|
6. |
òb |
= |
- a . b |
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Св язьм еждуинтег р а л ом и пер в ообр а зной (фор м ул а Н ью тона - Л ей бница )
Е с л и F(x) пе рвообразная дл я |
f (x) |
на[a,b], т о |
b |
( ) |
= x) |
|
b-F( a) F( (b) F dxf x |
||||||||||||||||||||||||
ò |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
Пр им ер ы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1 |
|
|
|
1 |
|
|
1 |
1 |
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
1. ò |
7 |
|
|
8 |
8 |
|
|
. =- × = |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
x |
|
0 |
x dx1 |
|
|
0 |
= |
× |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
0 |
|
|
|
8 |
|
|
|
8 |
|
|
|
8 |
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
π |
|
|
π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||
2. ò |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. = |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
40 |
sinxdx |
|
|
0sinsin |
|
0 =co-s |
|
=- |
= |
|
|
|||||||||||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||
§3. Основ ны е м етоды |
интегр ир ов а ния |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
I. Н епоср едств енное интегр ир ов а ние |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
æ |
|
5 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
ö |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1. òç x |
|
|
|
|
|
7 sin x |
|
|
- 5÷+dx =+ |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
x |
2 |
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
è |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ø |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пре дс т авим инт е грал какс умму инт еграл ов, пос т оянныймнож ит е л ь выне- с е м зазнакинт е грал а(ис пол ь зуя с войс т ванеопреде л енного инт еграл а):
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
37 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
5òdx = |
ò |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ò + |
ò |
|
ò |
|
||||||||||
|
|
x |
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xdx |
|
|
|
|
-7 |
sin + |
|
|
= - |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
x |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ис пол ь зуя формул ы 1, 2 и 6 т абл ицы ос новныхинт е грал ов, находим: |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
x6 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
+ Clnx-x |
|
7x+cos |
|
=+ |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
6 |
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2. ò |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x dx =2x5 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x x = (ab)x , aи b |
|
||||||||||||
преобразуем подынт еграл ь ную функцию , ис пол ь зуя формул у |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
вос пол ь зуемс я формул ой4 т абл ицы ос новныхинт еграл ов: |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
60x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
ò( |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
) |
|
|
|
ò |
|
|
dx |
|
60 |
+ С |
dx =25 3 |
= = × × |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
ln 60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
3. ò |
|
|
|
|
|
|
|
|
= arcsin |
+ C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
2 - x |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
И нт еграл т абл ич ны й, по формул е 13, где a = |
|
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4. ò |
|
|
|
x4 |
|
|
dx = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
1 |
+ x |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
инт еграл |
|
|
|
|
|
|
не |
|
|
т абл ич ный, |
поэт ому |
преобразуем |
его. |
Т ак |
как |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( |
|
|
|
)(x |
2 |
|
)+x1:- 1 x |
4 |
|
+x1 ==1 + 1- |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
(x |
2 |
|
|
|
)(x2 + 1)+ 1 - 1 (x2 + 1)(x2 - 1) |
|
|
|
|
dx |
ò |
( |
2 |
1) |
|
|
x3 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx = |
|
|
|
|
|
|
|
|
dx + |
|
|
|
|
|
|
C |
|
arctgx |
x + C dx x + a |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 + x2 |
|
|
|
|
|
1 + x2 |
|
|
|
1 |
+ x2 |
|
|
3 |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ò |
|
|
ò |
ò |
|||||||||||||||||||
II. М |
|
|
етодподв едения функ ции подзна к диффер енциа л а |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5. ò |
|
|
|
|
5xdxcos= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
П ерейдем кновойпеременнойинт егрирования. Т .к. |
(5 )= 5dx , умножd x им и |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
разде л им данны йинт еграл на5: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
1 |
ò |
|
|
|
|
|
|
|
(5 ) |
5 |
51=cos5 +sinC x |
= |
|
|
|
x |
|
xd |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
6. |
ò |
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ò |
|
|
5 |
|
(cos x) |
|
|
|
cos6 |
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
x × sin xdx = |
|
|
|
|
|
|
xd- |
cos + C |
- = |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
cos |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П ереходим к новой пе ременной инт е грирования, |
( |
) = - sin xdx . Умноdcos- x |
|
ж им и разде л им данны йинт е грал на-1:
|
(arctgx)4 |
|
4 |
|
(arctgx)5 |
|
|
|
|||
7. ò |
1 |
+ x |
2 dx = ò( |
) |
|
(arctgx)= |
d |
+arctgxC |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
1 |
|
|||
П ереходим кновойпеременнойинт егрирования, d(arctgx) = |
dx . |
||||||||||
1 + x2 |
|||||||||||
III . М етодза м ены |
пер ем енной : |
|
|
|
|
(вводя новую переменную , необходимо вс е с ос т авл яю щ ие подынт е грал ь - ного выраж е ния заме нит ь ч ерез не е)
8. ò |
e |
2 x−1 |
|
|
dx = |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
2x - |
1 |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
П ол ож им t = |
|
, т огдаx = |
t 2 + 1 |
; |
1 |
2 |
= tdt=×. Н× аходимtdt |
dx |
|||||||
2x - 1 |
|||||||||||||||
|
2 |
||||||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
38 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ò |
|
et |
|
|
|
|
|
|
ò |
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
t + C=.=Возвращe dt= |
eаяс ь tdtкпере менной x , оконч ат ел ь но имеем: |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
e |
|
2 x−1 |
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ C |
|
|
|
|
|
|
|
|
e |
|
|
|
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 x−1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
ò 2x -1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
9. ò3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
1 - 4xdx = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
Вос пол ь зуе мс я заме ной t = 3 |
|
|
|
, т огдаx = |
1 - t 3 |
; |
|
|
|
|
= - |
3 |
2 dt . Тt огда dx |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 - 4x |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
4 |
ò |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
ò |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ C . Оt-конч= |
атdtе л ь-ноt= имее× |
мdt=:t-t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ò3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( |
|
|
|
|
|
|
|
)3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+1 1C .-4x |
|
|
|
|
|
|
-x- |
|
|
- = |
|
|
|
xdx |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
1 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
IV. М |
|
етодинтегр ир ов а ния по ча стям |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
с ис пол ь зованием формул ы ò |
|
= |
|
|
|
|
- òVdU , |
|
|
|
UV |
|
UdV |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
где U и V - диффе ренцируе мы е функции от |
|
x . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
П риме нение эт ой формул ы це л е с ообразно в т ех с л уч аях, когдапос л е дний |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
инт еграл |
|
будет |
|
|
прощ е |
ис ходного ил и подобны й е му. За U |
принимает с я |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
функция, |
|
|
кот орая |
|
|
при |
|
дифференцировании |
|
упрощ ает с я |
(например: |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,xx3x),lnза, xdV |
|
arccosвс егдавыбирает, arcsinс я т акое выраж ение, |
с одер- |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ж ащ е е dx , |
из кот орого пос ре дс т вом инт егрирования мож но найт и V . |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
10. ò x ln xdx = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
П ол ож ив |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
ln= xdx , найдеudv м xdu |
|
|
1 |
|
|
|
; |
|
|
|
ò xdx== |
x2 |
|
,vподс= dx т авл яя в фор- |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
мул у, пол уч им: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x 1 |
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
x |
2 |
æ |
|
|
|
2 |
ö |
2 |
|
|
|
22 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ò |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ò xdx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
ln x |
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|
ln x |
|
|
|
|
|
|
|
|
ln x |
|
|
|
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
çln x |
- |
|
÷ + C = |
+ |
- |
= |
- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
2 |
|
2 x |
|
2 |
|
2 |
|
2 |
|
|
4 |
|
|
2 |
|
2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
è |
|
|
|
ø |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
11. ò xarctgxdx = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
П ол ож ив |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
= xdx , найдеdv м |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
2 |
|
, подс т авл яя в форму- |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
du =arctgx |
|
; v =dx |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
2 + 1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
л у, пол уч им: |
= |
|
x |
2 |
arctgx - |
|
1 |
|
ò |
|
|
|
|
x |
2 |
dx = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
2 |
|
2 |
|
|
x |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
пос л еднийинт еграл ре ш им от дел ь но: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 + 1 - 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
+ 1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx - |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
dx - |
|
|
|
dx |
|
|
|
|
arctgx + С |
= x - |
dx |
|
||||||||||||||||||
|
x2 + |
1 |
|
|
|
x2 + |
1 |
|
ò x |
+ 1 |
|
x + 1 |
ò |
ò |
|
|
|
|
|
ò |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
+ 1 2 |
|
|
|
ò 2 |
|
|
ò |
подс т авл яем в ис комы йинт еграл :
|
x 2 |
|
|
x |
1 |
|
|
x 2 +1 |
x |
|
|
|
|
|
|
|
arctgx |
|
|
|
|
|
C = |
+ arctgx= arctgx+- |
|
-+ C |
|
|
|
2 |
2 |
2 |
|
2 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|||||||
12. òex sin xdx = |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
П ол ож ив |
= |
x ; = sin xdx , найде мdvu e |
|
x |
ò |
- cos= = x , подс; =т авлxdxsinяя в |
v dx e d |
|||||||
формул у, пол уч им: |
x |
ò x cos xdx = |
e ecos x + |
= - |
|
|
|
39 |
|
|
|
Д л я ре ш е ния пол уч енного инт е грал авос пол ь зуемс я инт егрированием по |
|
||||
ч ас т ям. П ол ож ив = |
x ; = cos xdx , найдемdvu e x |
ò |
= sin= x , под; =- xdxcos |
v dx |
|
с т авл яя в формул у, пол уч им: |
|
|
|
|
|
- ò |
x xsin xdx+ |
x = -esin x e e cosx |
|
|
|
П еренос я инт еграл из правойч ас т и в л евую , пол уч аем:
ò |
|
|
|
|
x |
|
x sin x + С |
x e |
xcos+ |
ee = -2xdx sin |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
О конч ат е л ь но имее м: òe x sin xdx |
|
e x |
( |
x |
cos=x) + С |
|
sin- |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V. И нтегр ир ов а ние с пом ощ ью |
фор м ул |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
cos |
|
|
1 |
[ sin( |
|
) |
sin( |
- β )] |
α+ sin+ β× |
α |
α= |
β |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
cos |
|
|
1 |
[ cos( |
|
) |
cos( |
- β )] |
α+ |
cos+ β × |
α |
α= |
β |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
sin |
|
|
1 |
sin[ ( |
|
) |
cos( |
+ β )] |
α- |
cos- β × |
α |
α= |
β |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
13. |
ò |
4 |
sin |
ò |
[ |
sin( |
|
|
) |
|
|
|
( |
|
|
ò |
( |
4 ) 2 6cos]dxcos=x |
2 x- cos- |
d= |
||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
||||||||||||||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
4 )] 2 cos[ |
|||||||||||||||||
1 |
ò |
2 cos 1 |
ò |
6 |
|
cos |
1 |
2 |
|
sin1 |
6 |
+sinC |
x |
- |
x |
= |
xdx |
- |
xdx |
|
||||||
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г л а в а 6. Ф унк ции м ногихпер ем енны х.
§1. Понятие функ ции м ногихпер ем енны х
Опр едел ение. Е с л и |
упорядоч е нной паре (x, y) из не кот орого ч ис л ового |
|
множ ес т ва |
D = {(x, y)} пос т авл ено в с оот вет с т вие, с огл ас но не кот орому |
|
правил у f , |
ч ис л о z |
из множ е с т ва Z , т о говорят , ч т о намнож ес т ве D за- |
данафункция z = f (x, y) . П ереме нные x и y называю т с я не завис имыми пе - реме нными ил и аргуме нт ами, z - завис имая пе реме нная ил и функция двух переменных, D - обл ас т ь определ е ния функции, Z = { f (x, y)}- множ ес т во
знач е нийфункции. |
|
|
|
|
Т ак как каж дой упорядоч е нной паре ч ис е л |
(x, y) при фикс ированной |
|||
прямоугол ь ной с ис т еме координат |
с оот вет с т вуе т |
е динс т венная т оч ка М |
||
пл ос кос т и и, обрат но, каж дойт оч ке |
М |
с оот вет с т вует единс т венная упоря- |
||
доч енная парач ис ел |
(x, y) , т о функцию |
двух пе реме нных мож но рас с мат- |
||
риват ь как функцию |
т оч ки М и вме с т о z = f (x, y) пис ат ь z = f (M ) , где |
|||
M = (x, y) . О бл ас т ью |
определ е ния функции в эт ом с л уч ае явл яет с я некот о- |
рое множ ес т во {М } т оч екпл ос кос т и.
|
|
|
40 |
|
|
|
|
Анал огич но мож но определ ит ь функцию |
л ю бого конеч ного ч ис л а |
||||
независ имы х |
пе реме нны х |
z = f ( x1,x2 , x3 ,..., xn ) |
ил и |
z = f (M ) , |
где |
|
= |
31 |
2 xn ) . Mx ,...x , x (, |
, |
|
|
|
|
П римеры функции двухпереме нных: |
|
|
|
||
1. z = x2 + y2 . |
О бл ас т ь определ е ния эт ой функции – множ ес т во {М } |
вс ех |
пар ч ис е л (x, y) , т .е. вс я пл ос кос т ь xOy , амнож ес т во знач ений – проме ж у-
т ок Z = [0, + ∞) .
2. z = 1- x2 - y2 . О бл ас т ью опре дел ения данной функции явл яет с я множ е - с т во вс ех т оч ек, дл я кот орых выраж ение 1- x2 - y2 определ е но, т .е. мно- ж е с т во т оч е к, дл я кот орых1- x2 - y2 ³ 0 ил и x2 + y2 £ 1, - эт о круг с цент ром в нач ал е координат и радиус ом – е диница. М нож ес т во знач е ний –от резок
[0,1] .
§2. Ча стны е пр оизв одны е и диффер енциа л ы 1-го пор ядк а |
дл я |
функ ции м ногихпер ем енны х |
|
П ус т ь функция z = f (M ) опре дел е нав некот орой окре с т нос т и т оч ки |
|
M (x, y) . П ридадим пе ре ме нной x в т оч ке M произвол ь ное приращ е ние |
x , |
ос т авл яя знач е ние пе реме нной y не изме нны м, т .е. пере йде м напл ос кос т и
от т оч ки M (x, y) к т оч ке |
M1 (x + Dx, y) . П ри эт ом |
x т аково, ч т о M1 |
л еж ит в |
|
указанной окрес т нос т и |
т оч ки M . Т огда с оот вет с т вую щ ее |
приращ е ние |
||
функции |
Dzx = f (x + Dx, y) - f (x, y) |
|
|
|
|
|
x |
|
|
называе т с я ча с тны м прира щением функции по |
перем енно й |
в то чке |
M (x, y) .
Анал огич но опре де л яет с я ч ас т ное приращ е ние функции по переменной y :
|
|
|
y |
|
( , |
|
|
)- (D,+y).xDf = y |
zy x f |
|
||||||||||||
Опр едел ение. Ч а с тно й про изво дно й функции |
|
|
z = f (x, y) |
по пере ме нной x |
||||||||||||||||||
называе т с я конеч ныйпредел при x → 0 от нош ения: |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
( |
, |
|
|
|
|
|
|
D |
|
|
f ¶xz |
|
|
|
|
|
||||
lim |
) - (+,Dy)x f yzxx |
|
|
|
x ( |
f, y)' x |
lim |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
= |
|
|
|
= |
||||||||
|
Dx |
|
|
x→Δ0 Dx |
|
¶x |
||||||||||||||||
x 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
→ |
|||||||||
Анал огич но: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ч а с тно й про изво дно й функции z = f (x, y) |
|
|
по |
перем енно й |
y называет - |
|||||||||||||||||
с я конеч ны йпреде л при |
y → 0 от нош е ния: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
lim |
|
( , |
)- + (D, y)x f |
|
yz y |
|
yf¶xz |
|
y ( f, y)' x. |
lim |
||||||||||||
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
= |
|||||||
|
|
Dy |
|
|
y→0 Dy |
|
¶y |
|||||||||||||||
y 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
→ |
|||||||||
Пр им ер ы . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
¶z |
|
¶z |
|
|
|
||
1. z = x2 - 2xy2 + y3 . Н айт и ч ас т ны е производные |
|
|
|
, |
. |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
¶x |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
¶y |
|
|