- •1. Определенный интеграл. Интегральная сумма. Верхняя и нижняя интегральные суммы. Их свойства.
- •2. Ограниченность интегрируемой функции.
- •Доказательство
- •3. Критерий интегрируемости ограниченной на отрезке функции.
- •4. Теорема об интегрируемости монотонной на отрезке, а также непрерывной на отрезке функций.
- •5. Основные свойства определенного интеграла.
- •6. Формула среднего значения для определенного интеграла.
- •7. Интеграл с переменным верхним пределом. Его непрерывность и дифференцируемость.
- •9. Вычисление определенного интеграла по частям и заменой переменной.
- •10. Применение определенного интеграла (площадь плоской фигуры, длина дуги кривой, объем тела вращения).
- •8. Формула Ньютона-Лейбница для определенного интеграла.
- •11. Понятие числового ряда и его суммы. Критерий Коши сходимости ряда. Необходимое условие сходимости.
- •12. Признаки Деламбера и Коши сходимости рядов с неотрицательными членами.
- •13. Интегральный признак Коши сходимости числового ряда.
- •14. Знакопеременные числовые ряды. Абсолютная и условная сходимость. Знакочередующиеся ряды. Признак Лейбница.
- •15. Функциональный ряд. Сумма ряда. Определение равномерной сходимости ряда. Критерий Коши равномерной сходимости функционального ряда.
- •16. Признак Вейерштрасса равномерной сходимости.
- •18. Степенной ряд. Теорема Абеля.
- •19. Радиус сходимости степенного ряда. Формула Коши-Адамара для радиуса сходимости степенного ряда.
- •21. Функции многих переменных. Понятие n-мерного евклидового пространства. Множество точек евклидового пространства. Последовательность точек и ее предел. Определение функции нескольких переменных.
- •22. Предел функции нескольких переменных. Непрерывность функции. Частные производные.
- •23. Определение дифференцируемой функции нескольких переменных и ее дифференциала. Производные и дифференциалы высших порядков.
- •24. Формула Тейлора для функции многих переменных. Экстремум функции нескольких переменных. Необходимое условие экстремума. Достаточное условие экстремума.
- •25. Двойной интеграл и его свойства. Сведение двойного интеграла к повторному.
- •27. Замена переменных в тройном интеграле. Цилиндрические и сферические координаты.
- •28. Вычисление площади гладкой поверхности, заданной параметрически и в явном виде.
- •29. Определение криволинейных интегралов первого и второго рода, их основные свойства и вычисление.
- •30. Формула Грина. Условия независимости криволинейного интеграла от пути интегрирования.
- •31. Поверхностные интегралы первого и второго рода, их основные свойства и вычисление.
- •32. Теорема Гаусса-Остроградского, ее запись в координатной и векторной (инвариантной) формах.
- •33. Формула Стокса, ее запись в координатной и векторной (инвариантной) формах.
- •34. Скалярное и векторное поля. Градиент, дивергенция, ротор. Потенциальное и соленоидальное поля.
- •35. Оператор Гамильтона. (набла) его применение (примеры).
- •36. Основные понятия, относящиеся к обыкновенным дифференциальным уравнениям (оду) первого порядка: общее и частное решения, общий интеграл, интегральная кривая. Задача Коши, ее геометрический смысл.
- •37. Интегрирование оду первого порядка с разделяющимися переменными и однородных.
- •38. Интегрирование линейных оду первого порядка и уравнения Бернулли.
- •39. Интегрирование оду первого порядка в полярных дифференциалах. Интегрирующий множитель.
- •40. Дифференциальные уравнения первого порядка, неразрешенные относительно производной. Метод введения параметра.
- •41. Уравнение n-го порядка с постоянными коэффициентами. Характеристическое уравнение. Фундаментальная система решений (фср) однородного уравнения, общее решение неоднородного уравнения.
- •42. Система линейных дифференциальных уравнений первого порядка. Фср однородной системы. Общее решение однородной системы.
4. Теорема об интегрируемости монотонной на отрезке, а также непрерывной на отрезке функций.
Следствие №3 (из критерия Коши) :
Если f(x) ограничена и монотонна на [a, b], то она интегрируема на этом отрезке.
Доказательство:
![]()
; ![]()
![]()
в силу монотонности функции все разности под знаком модуля в получившейся сумме имеют один знак
{т.к.
и
}=
ч.т.д.
Следствие №2 (из критерия Коши) :
Если функция f непрерывна на отрезке [a, b], то она интегрируема на этом отрезке.
Доказательство:
f - непрерывна на
[a, b]
она
равномерно непрерывна ![]()
ч.т.д.
5. Основные свойства определенного интеграла.
Основные свойства определённого интеграла.
![]()
1)
;
2)
;
(следует из определения интеграла как
предела интегральных сумм).
3)
;
4)
;
5)
;
6)
;
Линейность.
Если функции y
= f(x),
y
= g(x)
интегрируемы по отрезку [a,b]
, то по этому отрезку интегрируема их
линейная комбинация A
f(x)
+ B
g(x)
(A,
B
= const), и
![]()
.
Док-во:
для любого разбиения отрезка и любого
выбора точек
выполняется
Перейдем в этом
равенстве к пределу при
.
Так как существуют пределы интегральных
сумм, стоящих в левой части равенства,
то существует предел линейной комбинации
этих сумм, следовательно, существует
предел правой интегральной суммы, откуда
следует истинность и утверждения, и
равенства.
Аддитивность.
Если y
= f(x)
интегрируема по отрезку [a,b]
и точка c
принадлежит этому отрезку, то
![]()
.
Док-во.
Если f(x)
удовлетворяет условиям интегрируемости
по отрезку [a,b],
то она удовлетворяет условиям
интегрируемости по отрезкам [a,c]
и [c,b].
Будем брать такие разбиения отрезка
[a,b]
, чтобы точка c
являлась одним из узлов xi:
c
= xi0,
. Тогда
.
В этом равенстве
первая сумма справа - интегральная сумма
для
,
вторая - для
.
Переходим к пределу при
.
Пределы для всех трёх сумм существуют,
и
.
Свойство аддитивности
остаётся верным при любом расположении
точек, если только функция интегрируема
по самому широкому интервалу. Пусть,
например, c
< b
< a,
и f(x)
интегрируема по [c,
a].
Тогда, по доказанному,
.
Отсюда и из определения интеграла для
случая, когда нижний предел больше
верхнего, следует, что
.
Интеграл от единичной функции ( f(x) = 1). Если f(x) = 1, то
.
Док-во. Если f(x) = 1 , то для любого
разбиения
=
xn - x0 = b – a, т.е любая интегральная сумма
равна длине отрезка. Предел постоянной
равен этой постоянной, откуда и следует
доказываемое утверждение.
Теорема об
интегрировании неравенств.
Если в любой точке
выполняется
неравенство
,
и функции f(x), g(x) интегрируемы по отрезку
[a,b], то
.
Док-во. Для любого разбиения отрезка
и любого выбора точек
при![]()
.
Переходя в этом неравенстве к пределу
при
,
получаем требуемое неравенство.
Теоремы об оценке
интеграла.
1.
Если на отрезке [a,b] функция удовлетворяет
неравенству
,
то![]()
![]()
![]()
.![]()
Док-во.
Докажем левое неравенство (цифрами над
знаками импликации обозначены номера
применяемых ранее доказанных свойств):
.
Аналогично
доказывается и правое неравенство.
2.
Если функция f(x) интегрируема по отрезку
[a,b], то
.
Док-во.
.
Теорема о
среднем. Если
f(x) непрерывна на отрезке [a,b], то существует
точка
,
такая что
.
Док-во. Функция, непрерывная на отрезке,
принимает на этом отрезке своё наименьшее
m и наибольшее M значения. Тогда
.
Число
заключено
между минимальным и максимальным
значениями функции на отрезке. Одно из
свойств функции, непрерывной на отрезке,
заключается в том, что эта функция
принимает любое значение, расположенное
между m и M. Таким образом, существует
точка
,
такая что
.
Это свойство имеет простую геометрическую
интерпретацию: если
непрерывна
на отрезке [a,b], то существует точка
такая,
что площадь криволинейной трапеции
ABCD равна площади прямоугольника с
основанием [a,b] и высотой f(c) (на рисунке
выделен цветом).

