Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
vyshaya_matem.pdf
Скачиваний:
85
Добавлен:
19.02.2016
Размер:
13.06 Mб
Скачать

Часть I. Теория

Глава 4. Теория интегрирования 4.3. Определенный интеграл

4.3.8. Замена переменной и интегрирование по частям в определенном

Меню интеграле.

Назад Вперёд

4.3.8.Замена переменной и интегрирование по частям в определенном интеграле.

Теорема 4.11. Пусть функция ( ) непрерывна на отрезке [ ; ], а функция= ( ) имеет непрерывную производную на отрезке [ ; ], причем отрезок [ ; ] является множеством значений функции = ( ) и ( ) = ,( ) = . Тогда справедлива формула

( ) =

( ( )) ( ) .

(4.27)

 

 

 

 

 

Доказательство. Пусть — первообразная для функции , т.е. ( ) = ( ),[ ; ]. Тогда имеем:

( ) = ( ) − ( ).

(4.28)

Положим ( ) = ( ( )). По правилу дифференцирования сложной функции получим, что

( ) = ( ( )) ( ) = ( ( )) ( ).

Следовательно, функция ( ) есть первообразная для функции( ( )) ( ) на отрезке [ ; ], и по формуле Ньютона—Лейбница найдем:

( ( )) ( ) = ( ) − ( ) =

= ( ( )) − ( ( )) = ( ) − ( ). (4.29)

Часть I. Теория

Глава 4. Теория интегрирования 4.3. Определенный интеграл

4.3.8. Замена переменной и интегрирование по частям в определенном

Меню интеграле. Назад Вперёд

Правые части равенств (4.28) и (4.29) совпадают. Сравнивая их левые части, получим формулу (4.27).

Формула (4.27) называется формулой замены переменной в опреде-

ленном интеграле.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 4.22. Найти интеграл 1

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение. Воспользуемся

 

формулой

замены

переменной.

Положим

1 − 2

= , −2

=

. Очевидно,

1 − 02

= 1, 1 − 12

= 0. По

формуле (4.27) получим:

= 2

= 2 · 20 = 1 − 0 = 1.

1 2 = −

2

1

 

 

 

1

0

 

 

 

1

1

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

0

 

1

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В этом случае можно поступить и по-другому. Положим =

sin ,

= cos . Очевидно, sin 0 = 0, sin

= 1. Отрезок [0; 1] является множе-

 

 

 

 

функции = sin ,

2

0;

. По формуле (4.27) получим:

 

 

 

 

[

ством значений

=

 

1sinsin2

 

2

]

 

0

= 1.

 

1

2

2

 

cos =

sin = cos

 

1

 

 

0

 

 

 

 

0

2

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подчеркнем два важных момента. Во-первых, при использовании формулы замены переменной (4.27) в интеграле справа следует найти и поставить новые пределы интегрирования. Во-вторых, в отличие от неопределенного интеграла, здесь нет необходимости возвращаться к старой переменной.

Часть I. Теория

Глава 4. Теория интегрирования 4.3. Определенный интеграл

4.3.8. Замена переменной и интегрирование по частям в определенном

Меню интеграле.

Назад Вперёд

Теорема 4.12. Если функции = ( ) и = ( ) имеют непрерывные производные на отрезке [ ; ], то справедлива формула:

 

=

.

(4.30)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[Доказательство]

Формулу (4.30) называют формулой интегрирования по частям в определенном интеграле.

1

Пример 4.23. Найти интеграл

 

 

.

 

0

Решение. Воспользуемся формулой интегрирования по частям:

=

= 0

=

 

 

1

 

1

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

0

 

0

 

 

0

 

 

 

 

 

 

0 = − ( − 1) = 1.

 

 

 

= −

= −

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Часть I. Теория

Глава 4. Теория интегрирования 4.4. Приложения интеграла. Несобственные интегралы

Меню

Назад Вперёд

4.4.Приложения определенного интеграла. Несобственные интегралы

4.4.1.Площадь криволинейной трапеции.

4.4.2.Длина дуги кривой

4.4.3.Объем тела вращения

4.4.4.Использование понятия определенного интеграла в экономике

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]