Площадь криволинейной фигуры
Зададим на отрезке (а и b – конечные числа) неотрицательную непрерывную функцию . Изобразим ее график и определим понятие площади фигуры, ограниченной кривой , осью , прямыми и и вычислим эту площадь. Проведем разбиение отрезка на частей точками , выберем на каждом из полученных отрезков (j = 0, 1, …, n–1) по произвольной точке определим значения функции в этих точках и составим сумму: которую называют интегральной суммой и которая равна сумме площадей прямоугольников. Будем теперь стремить все к нулю, причем так, чтобы максимальный (самый большой) частичный отрезок разбиения стремиться к нулю. Если при этом величина стремиться к определенному пределу , не зависящему от способов разбиения и выбора точек . Тогда величину назовем площадью нашей криволинейной фигуры. Т. о.:
.
Отвлекаясь от операции нахождения площади, будем рассматривать эту операцию как нахождение некоторого числа по данной функции , заданной на отрезке : .
Определенным интегралом от функции на отрезке называется предел интегральной суммы, когда максимальный частичный отрезок разбиения стремиться к нулю.
Пусть задана непрерывная на функция и пусть есть ее первообразная. Теорема Ньютона-Лейбница утверждает справедливость следующего равенства: .
Основные методы интегрирования
Интегрирование заменой переменной (подстановкой)
Пусть функция определена и дифференцируема на некотором множестве , и пусть множество всех значений этой функции. Пусть далее для функции существует на множестве первообразная функция , т. е. . Тогда всюду на множестве для функции существует первообразная функция, равная , т. е.
.
Пусть нам требуется вычислить интеграл и можно выбрать в качестве новой переменной функцию так, что , причем легко интегрируется т.е.:
и – этот прием вычисления называется интегрированием путем замены переменной.
Интегрирование по частям
Пусть каждая из функций и дифференцируема на множестве и, кроме того, на этом множестве существует первообразная для функции . Тогда на множестве существует первообразная и для функции , причем справедлива формула
.