หากต้องการเรียนรู้วิธีแก้อินทิกรัลจำกัดจำนวน คุณจะต้อง:
1) สามารถ หาอินทิกรัลไม่ จำกัด
2) สามารถทำได้ คำนวณอินทิกรัลที่แน่นอน
อย่างที่คุณเห็น เพื่อที่จะเชี่ยวชาญอินทิกรัลจำกัดเขต คุณจะต้องมีความเข้าใจที่ดีพอสมควรเกี่ยวกับอินทิกรัลไม่จำกัด "ปกติ" ดังนั้นหากคุณเพิ่งเริ่มดำดิ่งสู่แคลคูลัสเชิงปริพันธ์และกาต้มน้ำยังไม่เดือดเลยก็ควรเริ่มด้วยบทเรียนดีกว่า อินทิกรัลไม่ จำกัด ตัวอย่างการแก้ปัญหา.
ในรูปแบบทั่วไป อินทิกรัลจำกัดเขตเขียนได้ดังนี้:
มีอะไรบวกมาบ้างเมื่อเทียบกับอินทิกรัลไม่จำกัด? มากกว่า ขีดจำกัดของการบูรณาการ.
ขีดจำกัดล่างของการบูรณาการ
ขีดจำกัดบนของการบูรณาการถูกกำหนดให้เป็นมาตรฐานด้วยตัวอักษร
ส่วนนี้เรียกว่า ส่วนของบูรณาการ.
ก่อนที่เราไปยังตัวอย่างเชิงปฏิบัติ ขอพูดถึงอินทิกรัลจำกัดเขตสักหน่อย
อินทิกรัลจำกัดเขตคืออะไร?ฉันสามารถบอกคุณเกี่ยวกับเส้นผ่านศูนย์กลางของเซ็กเมนต์ ขีดจำกัดของผลรวมอินทิกรัล ฯลฯ แต่บทเรียนนี้มีลักษณะที่ใช้งานได้จริง ดังนั้น ฉันจะบอกว่าอินทิกรัลจำกัดเขตคือ NUMBER ใช่ ใช่ เป็นจำนวนที่ธรรมดาที่สุด
อินทิกรัลจำกัดเขตมีความหมายทางเรขาคณิตหรือไม่?กิน. และดีมาก งานที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือ การคำนวณพื้นที่โดยใช้อินทิกรัลจำกัดเขต.
การแก้อินทิกรัลจำกัดจำนวนหมายความว่าอย่างไร?การแก้อินทิกรัลจำกัดเขตหมายถึงการค้นหาตัวเลข
จะแก้อินทิกรัลจำกัดเขตได้อย่างไร?โดยใช้สูตรของนิวตัน-ไลบ์นิซที่คุ้นเคยในโรงเรียน:
ควรเขียนสูตรใหม่บนกระดาษแผ่นอื่นโดยควรอยู่ต่อหน้าต่อตาตลอดบทเรียน
ขั้นตอนในการแก้อินทิกรัลจำกัดเขตมีดังนี้:
1) ก่อนอื่นเราค้นหาฟังก์ชันแอนติเดริเวทีฟ (อินทิกรัลไม่ จำกัด ) โปรดทราบว่าค่าคงที่ในอินทิกรัลจำกัดเขต ไม่เคยเพิ่ม- การกำหนดเป็นเพียงด้านเทคนิคเท่านั้น และแท่งแนวตั้งไม่ได้มีความหมายทางคณิตศาสตร์ใดๆ จริงๆ แล้ว มันเป็นเพียงเครื่องหมายเท่านั้น เหตุใดจึงต้องมีการบันทึก? การเตรียมการใช้สูตรนิวตัน-ไลบ์นิซ
2) แทนค่าของขีดจำกัดบนลงในฟังก์ชันแอนติเดริเวทีฟ: .
3) แทนค่าของขีดจำกัดล่างลงในฟังก์ชันแอนติเดริเวทีฟ: .
4) เราคำนวณ (โดยไม่มีข้อผิดพลาด!) ความแตกต่างนั่นคือเราพบตัวเลข
อินทิกรัลจำกัดจำนวนมีอยู่เสมอหรือไม่?ไม่ ไม่เสมอไป
ตัวอย่างเช่น ไม่มีอินทิกรัลเนื่องจากส่วนของอินทิเกรตไม่รวมอยู่ในโดเมนของอินติแกรนด์ (ค่าภายใต้รากที่สองไม่สามารถเป็นค่าลบได้) นี่เป็นตัวอย่างที่ชัดเจนน้อยกว่า: . อินทิกรัลดังกล่าวไม่มีอยู่ เนื่องจากไม่มีแทนเจนต์ที่จุดของเซ็กเมนต์ ว่าแต่ใครยังไม่ได้อ่านสื่อการสอนบ้าง? กราฟและคุณสมบัติพื้นฐานของฟังก์ชันเบื้องต้น– เวลาที่ต้องทำคือตอนนี้ จะช่วยได้มากตลอดหลักสูตรคณิตศาสตร์ขั้นสูง
เพื่อให้อินทิกรัลจำกัดจำนวนมีความจำเป็นที่ฟังก์ชันอินทิกรัลจะต้องต่อเนื่องกันในช่วงเวลาของการอินทิกรัล
จากที่กล่าวมาข้างต้น คำแนะนำสำคัญข้อแรกมีดังนี้: ก่อนที่คุณจะเริ่มแก้อินทิกรัลจำกัดใดๆ คุณต้องแน่ใจว่าฟังก์ชันอินทิแกรนด์ มีความต่อเนื่องในช่วงเวลาของการบูรณาการ- ตอนที่ฉันยังเป็นนักเรียน ฉันประสบเหตุการณ์ซ้ำแล้วซ้ำเล่าเมื่อฉันต้องดิ้นรนเป็นเวลานานกับการหาแอนติเดริเวทีฟที่ยาก และในที่สุดเมื่อฉันพบมัน ฉันก็ครุ่นคิดกับคำถามอีกข้อหนึ่ง: “มันกลายเป็นเรื่องไร้สาระแบบไหนกันนะ ?” ในเวอร์ชันที่เรียบง่าย สถานการณ์จะมีลักษณะดังนี้:
???!!!
คุณไม่สามารถแทนที่จำนวนลบใต้รากได้!
หากสำหรับวิธีแก้ปัญหา (ในการทดสอบ การทดสอบ การสอบ) คุณจะได้รับข้อเสนออินทิกรัลที่ไม่มีอยู่จริง
จากนั้นคุณจะต้องให้คำตอบว่าอินทิกรัลไม่มีอยู่จริงและหาเหตุผลมาอธิบายว่าทำไม
อินทิกรัลจำกัดจำนวนสามารถเท่ากับจำนวนลบได้หรือไม่?อาจจะ. และเป็นจำนวนลบ และเป็นศูนย์ มันอาจจะกลายเป็นอนันต์ด้วยซ้ำ แต่มันก็จะเป็นไปแล้ว อินทิกรัลที่ไม่เหมาะสมซึ่งจะมีการบรรยายแยกต่างหาก
ขีดจำกัดล่างของการผสานรวมสามารถมากกว่าขีดจำกัดบนของการผสานรวมได้หรือไม่บางทีสถานการณ์นี้อาจเกิดขึ้นจริงในทางปฏิบัติ
– สามารถคำนวณอินทิกรัลได้อย่างง่ายดายโดยใช้สูตรของนิวตัน-ไลบ์นิซ
คณิตศาสตร์ขั้นสูงที่ขาดไม่ได้คืออะไร? แน่นอนว่าไม่มีคุณสมบัติทุกประเภท ดังนั้น ให้เราพิจารณาคุณสมบัติบางประการของอินทิกรัลจำกัดเขต
ในอินทิกรัลจำกัดเขต คุณสามารถจัดเรียงขีดจำกัดบนและล่างใหม่ โดยเปลี่ยนเครื่องหมาย:
ตัวอย่างเช่น ในอินทิกรัลกำหนดเขต ก่อนที่จะรวมเข้าด้วยกัน แนะนำให้เปลี่ยนขีดจำกัดของการรวมเป็นลำดับ "ปกติ":
– ในรูปแบบนี้จะสะดวกกว่ามากในการบูรณาการ
เช่นเดียวกับอินทิกรัลไม่จำกัด อินทิกรัลจำกัดมีคุณสมบัติเชิงเส้น:
– สิ่งนี้เป็นจริงไม่เพียงสำหรับสองเท่านั้น แต่ยังรวมถึงฟังก์ชันจำนวนเท่าใดก็ได้ด้วย
ในอินทิกรัลที่แน่นอนสามารถดำเนินการได้ การแทนที่ตัวแปรอินทิเกรตอย่างไรก็ตาม เมื่อเปรียบเทียบกับอินทิกรัลไม่ จำกัด แล้ว สิ่งนี้ก็มีลักษณะเฉพาะของตัวเอง ซึ่งเราจะพูดถึงในภายหลัง
สำหรับอินทิกรัลจำกัดจำนวนต่อไปนี้ถือเป็นจริง: บูรณาการตามสูตรชิ้นส่วน:
ตัวอย่างที่ 1
สารละลาย:
(1) เรานำค่าคงที่ออกจากเครื่องหมายอินทิกรัล
(2) บูรณาการบนโต๊ะโดยใช้สูตรยอดนิยม - ขอแนะนำให้แยกค่าคงที่ที่เกิดขึ้นออกจากและย้ายออกจากวงเล็บ ไม่จำเป็นต้องทำเช่นนี้ แต่แนะนำให้เลือก - ทำไมต้องคำนวณเพิ่มเติม?
(3) เราใช้สูตรของนิวตัน-ไลบ์นิซ
.
ขั้นแรกเราแทนที่ขีดจำกัดบน จากนั้นจึงแทนที่ขีดจำกัดล่าง เราทำการคำนวณเพิ่มเติมและรับคำตอบสุดท้าย
ตัวอย่างที่ 2
คำนวณอินทิกรัลจำกัดจำนวน
นี่คือตัวอย่างให้คุณแก้ด้วยตัวเอง วิธีแก้ไขและคำตอบอยู่ท้ายบทเรียน
มาทำให้งานซับซ้อนขึ้นเล็กน้อย:
ตัวอย่างที่ 3
คำนวณอินทิกรัลจำกัดจำนวน
สารละลาย:
(1) เราใช้คุณสมบัติเชิงเส้นของอินทิกรัลจำกัดเขต
(2) เรารวมเข้าด้วยกันตามตาราง โดยนำค่าคงที่ทั้งหมดออก - จะไม่มีส่วนร่วมในการทดแทนขีดจำกัดบนและล่าง
(3) สำหรับแต่ละพจน์ในสามพจน์ เราใช้สูตรของนิวตัน-ไลบ์นิซ:
ลิงก์ที่อ่อนแอในอินทิกรัลจำกัดคือข้อผิดพลาดในการคำนวณและความสับสนทั่วไปในสัญญาณ ระวัง! ฉันเน้นความสนใจเป็นพิเศษในระยะที่สาม:
– อันดับหนึ่งในขบวนแห่ข้อผิดพลาดเนื่องจากการไม่ตั้งใจ บ่อยครั้งมากที่พวกเขาเขียนโดยอัตโนมัติ
(โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการแทนที่ขีด จำกัด บนและล่างด้วยวาจาและไม่ได้เขียนไว้ในรายละเอียดดังกล่าว) โปรดศึกษาตัวอย่างข้างต้นอย่างละเอียดอีกครั้ง
ควรสังเกตว่าวิธีการพิจารณาในการแก้อินทิกรัลจำกัดเขตไม่ใช่วิธีเดียวเท่านั้น ด้วยประสบการณ์บางอย่าง การแก้ปัญหาจะลดลงอย่างมาก ตัวอย่างเช่น ตัวฉันเองคุ้นเคยกับการแก้อินทิกรัลเช่นนี้:
ที่นี่ฉันใช้กฎของความเป็นเส้นตรงและบูรณาการด้วยวาจาโดยใช้ตาราง ฉันลงเอยด้วยวงเล็บเดียวที่มีขีด จำกัด กำกับไว้:
(ไม่เหมือนกับวงเล็บสามวงเล็บในวิธีแรก) และในฟังก์ชันแอนติเดริเวทีฟ "ทั้งหมด" ฉันแทนที่ 4 ก่อน จากนั้นจึงใส่ –2 แล้วดำเนินการทั้งหมดในใจอีกครั้ง
อะไรคือข้อเสียของการแก้ปัญหาแบบสั้น? ทุกอย่างที่นี่ไม่ค่อยดีนักในแง่ของเหตุผลของการคำนวณ แต่โดยส่วนตัวแล้วฉันไม่สนใจ - ฉันคำนวณเศษส่วนสามัญด้วยเครื่องคิดเลข
นอกจากนี้การคำนวณยังมีความเสี่ยงเพิ่มขึ้นดังนั้นจึงเป็นการดีกว่าที่นักเรียนชาจะใช้วิธีแรก ด้วยวิธีการแก้ปัญหาแบบ "ของฉัน" สัญญาณจะหายไปที่ไหนสักแห่งอย่างแน่นอน
ข้อดีที่ไม่ต้องสงสัยของวิธีที่สองคือความเร็วของสารละลาย ความกะทัดรัดของสัญกรณ์ และความจริงที่ว่าแอนติเดริเวทีฟ
อยู่ในวงเล็บเดียว
กระบวนการแก้ปริพันธ์ในวิทยาศาสตร์ที่เรียกว่าคณิตศาสตร์เรียกว่าปริพันธ์ เมื่อใช้อินทิเกรต คุณสามารถค้นหาปริมาณทางกายภาพบางอย่างได้ เช่น พื้นที่ ปริมาตร มวลของวัตถุ และอื่นๆ อีกมากมาย
ปริพันธ์สามารถไม่มีกำหนดหรือแน่นอนได้ ลองพิจารณารูปแบบของอินทิกรัลจำกัดเขตแล้วพยายามเข้าใจความหมายทางกายภาพของมัน แสดงในรูปแบบนี้: $$ \int ^a _b f(x) dx $$ ลักษณะเด่นของการเขียนอินทิกรัลจำกัดเขตจากอินทิกรัลไม่กำหนดก็คือ อินทิกรัล a และ b มีขีดจำกัด ตอนนี้เรามาดูกันว่าเหตุใดจึงต้องมี และความหมายของอินทิกรัลจำกัดจำนวนที่แท้จริง ในเชิงเรขาคณิต อินทิกรัลดังกล่าวจะเท่ากับพื้นที่ของรูปที่ล้อมรอบด้วยเส้นโค้ง f(x), เส้น a และ b และแกน Ox
จากรูปที่ 1 เห็นได้ชัดว่าอินทิกรัลจำกัดเขตคือพื้นที่เดียวกันกับที่แรเงาด้วยสีเทา ลองตรวจสอบสิ่งนี้ด้วยตัวอย่างง่ายๆ ลองหาพื้นที่ของรูปในภาพด้านล่างโดยใช้อินทิเกรตแล้วคำนวณด้วยวิธีปกติในการคูณความยาวด้วยความกว้าง
จากรูปที่ 2 เห็นได้ชัดว่า $ y=f(x)=3 $, $ a=1, b=2 $ ตอนนี้เราแทนมันเข้าไปในนิยามของอินทิกรัล เราจะได้ $$ S=\int _a ^b f(x) dx = \int _1 ^2 3 dx = $$ $$ =(3x) \Big|_1 ^2 =(3 \ cdot 2)-(3 \cdot 1)=$$ $$=6-3=3 \text(units)^2 $$ เรามาตรวจสอบด้วยวิธีปกติกันดีกว่า ในกรณีของเรา ความยาว = 3 ความกว้างของรูป = 1 $$ S = \text(length) \cdot \text(width) = 3 \cdot 1 = 3 \text(units)^2 $$ เท่าที่คุณสามารถทำได้ เห็นไหม ทุกอย่างลงตัวพอดี
คำถามเกิดขึ้น: จะแก้อินทิกรัลไม่ จำกัด ได้อย่างไรและความหมายของมันคืออะไร? การแก้อินทิกรัลดังกล่าวคือการค้นหาฟังก์ชันแอนติเดริเวทีฟ กระบวนการนี้ตรงกันข้ามกับการหาอนุพันธ์ ในการค้นหาแอนติเดริเวทีฟ คุณสามารถใช้ความช่วยเหลือของเราในการแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์ หรือคุณต้องจำคุณสมบัติของอินทิกรัลและตารางอินทิเกรตของฟังก์ชันพื้นฐานที่ง่ายที่สุดอย่างอิสระ ผลลัพธ์ที่ได้จะเป็นดังนี้: $$ \int f(x) dx = F(x) + C \text(where) F(x) $ คือแอนติเดริเวทีฟของ $ f(x), C = const $
ในการแก้อินทิกรัล คุณต้องรวมฟังก์ชัน $ f(x) $ เข้ากับตัวแปร หากฟังก์ชันเป็นแบบตาราง คำตอบก็จะเขียนอยู่ในรูปแบบที่เหมาะสม ถ้าไม่เช่นนั้น กระบวนการก็จะตามมาด้วยการได้รับฟังก์ชันตารางจากฟังก์ชัน $ f(x) $ ผ่านการแปลงทางคณิตศาสตร์ที่ยุ่งยาก มีวิธีการและคุณสมบัติต่าง ๆ สำหรับสิ่งนี้ซึ่งเราจะพิจารณาเพิ่มเติม
ตอนนี้เรามาสร้างอัลกอริธึมสำหรับการแก้อินทิกรัลสำหรับหุ่นจำลองกันดีกว่า
อัลกอริทึมสำหรับการคำนวณอินทิกรัล
- ลองหาอินทิกรัลจำกัดเขตหรือไม่
- หากไม่ได้กำหนด คุณจะต้องค้นหาฟังก์ชันต้านอนุพันธ์ $ F(x) $ ของจำนวนเต็ม $ f(x) $ โดยใช้การแปลงทางคณิตศาสตร์ที่นำไปสู่รูปแบบตารางของฟังก์ชัน $ f(x) $
- หากกำหนดไว้ คุณจะต้องดำเนินการขั้นตอนที่ 2 จากนั้นแทนที่ขีดจำกัด $ a $ และ $ b $ ลงในฟังก์ชันแอนติเดริเวทีฟ $ F(x) $ คุณจะพบสูตรที่ต้องทำในบทความ "สูตรของนิวตัน-ไลบ์นิซ"
ตัวอย่างการแก้ปัญหา
ดังนั้น คุณได้เรียนรู้วิธีแก้อินทิกรัลสำหรับหุ่นจำลองแล้ว ตัวอย่างของการแก้อินทิกรัลได้ถูกแยกออกแล้ว เราเรียนรู้ความหมายทางกายภาพและเรขาคณิตของพวกเขา วิธีการแก้ปัญหาจะอธิบายไว้ในบทความอื่น ๆ
ในแต่ละบทจะมีงานสำหรับการแก้ปัญหาอิสระ ซึ่งคุณสามารถดูคำตอบได้
แนวคิดของอินทิกรัลจำกัดขอบเขตและสูตรของนิวตัน-ไลบ์นิซ
โดยอินทิกรัลจำกัดจำนวน จากฟังก์ชันต่อเนื่อง ฉ(x) ในส่วนสุดท้าย [ ก, ข] (โดยที่ ) เรียกว่าเพิ่มขึ้นบางส่วนนั่นเอง แอนติเดริเวทีฟในส่วนนี้ (โดยทั่วไปแล้ว ความเข้าใจจะง่ายขึ้นมากหากทวนหัวข้อซ้ำ อินทิกรัลไม่ จำกัด) ในกรณีนี้ จะใช้สัญกรณ์
ดังที่เห็นได้ในกราฟด้านล่าง (การเพิ่มขึ้นของฟังก์ชันแอนติเดริเวทีฟระบุด้วย ) อินทิกรัลจำกัดจำนวนอาจเป็นจำนวนบวกหรือลบก็ได้(คำนวณเป็นผลต่างระหว่างค่าของแอนติเดริเวทีฟในขีดจำกัดบนกับค่าของมันในขีดจำกัดล่าง เช่น เอฟ(ข) - เอฟ(ก)).
ตัวเลข กและ ขเรียกว่าขีดจำกัดล่างและบนของการรวมตามลำดับ และเซ็กเมนต์ [ ก, ข] – ส่วนของการรวมระบบ
ดังนั้นหาก เอฟ(x) – ฟังก์ชันแอนติเดริเวทีฟสำหรับ ฉ(x) จากนั้นตามคำจำกัดความ
(38)
เรียกว่าความเท่าเทียมกัน (38) สูตรนิวตัน-ไลบ์นิซ - ความแตกต่าง เอฟ(ข) – เอฟ(ก) เขียนโดยย่อดังนี้:
ดังนั้น เราจะเขียนสูตรของนิวตัน-ไลบ์นิซดังนี้
(39)
ขอให้เราพิสูจน์ว่าอินทิกรัลจำกัดเขตไม่ได้ขึ้นอยู่กับว่าจะใช้แอนติเดริเวทีฟของอินทิกรัลตัวใดเมื่อคำนวณ อนุญาต เอฟ(x) และ ฉ( เอ็กซ์) เป็นแอนติเดริเวทีฟตามอำเภอใจของปริพันธ์ เนื่องจากสิ่งเหล่านี้เป็นแอนติเดริเวทีฟของฟังก์ชันเดียวกัน จึงต่างกันด้วยเทอมคงที่: Ф( เอ็กซ์) = เอฟ(x) + ค- นั่นเป็นเหตุผล
สิ่งนี้กำหนดว่าในส่วน [ ก, ข] การเพิ่มขึ้นของแอนติเดริเวทีฟทั้งหมดของฟังก์ชัน ฉ(x) จับคู่.
ดังนั้น ในการคำนวณอินทิกรัลจำกัดความ จำเป็นต้องค้นหาแอนติเดริเวทีฟของปริพันธ์ เช่น ก่อนอื่นคุณต้องหาอินทิกรัลไม่ จำกัด ก่อน คงที่ กับ ไม่รวมอยู่ในการคำนวณครั้งต่อไป จากนั้นจึงใช้สูตรของนิวตัน-ไลบ์นิซ: ค่าของขีดจำกัดบนจะถูกแทนที่ด้วยฟังก์ชันแอนติเดริเวทีฟ ข , เพิ่มเติม - ค่าของขีดจำกัดล่าง ก และคำนวณความแตกต่างแล้ว ฉ(ข) - ฉ(ก) . จำนวนผลลัพธ์จะเป็นอินทิกรัลจำกัดจำนวน.
ที่ ก = ขตามคำจำกัดความที่ยอมรับ
ตัวอย่างที่ 1
สารละลาย. ก่อนอื่น เรามาค้นหาอินทิกรัลไม่จำกัด:
การใช้สูตรของนิวตัน-ไลบ์นิซกับแอนติเดริเวทีฟ
(ที่ กับ= 0) เราได้
อย่างไรก็ตาม เมื่อคำนวณอินทิกรัลจำกัดเขต จะเป็นการดีกว่าที่จะไม่ค้นหาแอนติเดริเวทีฟแยกจากกัน แต่ให้เขียนอินทิกรัลในรูปแบบ (39) ทันที
ตัวอย่างที่ 2คำนวณอินทิกรัลจำกัดจำนวน
สารละลาย. โดยใช้สูตร
หาอินทิกรัลจำกัดจำนวนด้วยตัวเองแล้วดูผลเฉลย
คุณสมบัติของอินทิกรัลจำกัดเขต
ทฤษฎีบท 2ค่าของอินทิกรัลจำกัดไม่ขึ้นอยู่กับการกำหนดตัวแปรอินทิกรัล, เช่น.
(40)
อนุญาต เอฟ(x) – แอนติเดริเวทีฟสำหรับ ฉ(x- สำหรับ ฉ(ที) แอนติเดริเวทีฟเป็นฟังก์ชันเดียวกัน เอฟ(ที) ซึ่งตัวแปรอิสระถูกกำหนดให้แตกต่างออกไปเท่านั้น เพราะฉะนั้น,
จากสูตร (39) ความเสมอภาคสุดท้ายหมายถึงความเท่าเทียมกันของปริพันธ์
ทฤษฎีบท 3ตัวประกอบคงที่สามารถนำออกจากเครื่องหมายของอินทิกรัลจำกัดเขตได้, เช่น.
(41)
ทฤษฎีบท 4อินทิกรัลจำกัดขอบเขตของผลรวมเชิงพีชคณิตของฟังก์ชันจำนวนจำกัด เท่ากับผลรวมเชิงพีชคณิตของปริพันธ์จำกัดเฉพาะของฟังก์ชันเหล่านี้, เช่น.
(42)
ทฤษฎีบท 5ถ้าส่วนของอินทิกรัลถูกแบ่งออกเป็นส่วนๆ แล้วอินทิกรัลกำหนดเขตเหนือทั้งเซ็กเมนต์จะเท่ากับผลรวมของอินทิกรัลจำกัดเหนือส่วนต่างๆ ของมัน, เช่น. ถ้า
(43)
ทฤษฎีบท 6เมื่อจัดเรียงขีดจำกัดของการอินทิเกรตใหม่ ค่าสัมบูรณ์ของอินทิกรัลจำกัดเขตจะไม่เปลี่ยนแปลง แต่จะมีการเปลี่ยนแปลงเครื่องหมายเท่านั้น, เช่น.
(44)
ทฤษฎีบท 7(ทฤษฎีบทค่าเฉลี่ย) อินทิกรัลจำกัดจำนวนเท่ากับผลคูณของความยาวของเซ็กเมนต์การอินทิเกรตและค่าของอินติแกรนด์ที่จุดใดจุดหนึ่งภายในนั้น, เช่น.
(45)
ทฤษฎีบท 8ถ้าขีดจำกัดบนของอินทิเกรตมากกว่าขีดจำกัดล่างและปริพันธ์ไม่เป็นลบ (บวก) ดังนั้นอินทิกรัลจำกัดเขตก็ไม่เป็นลบ (บวก) เช่นกัน กล่าวคือ ถ้า
ทฤษฎีบท 9ถ้าขีดจำกัดบนของอินทิเกรตมากกว่าขีดจำกัดล่างและฟังก์ชันต่อเนื่อง แสดงว่าอสมการนั้น
สามารถบูรณาการได้ทีละเทอม, เช่น.
(46)
คุณสมบัติของอินทิกรัลจำกัดเขตทำให้การคำนวณอินทิกรัลโดยตรงง่ายขึ้น
ตัวอย่างที่ 5คำนวณอินทิกรัลจำกัดจำนวน
ใช้ทฤษฎีบท 4 และ 3 และเมื่อค้นหาแอนติเดริเวทีฟ - อินทิกรัลแบบตาราง(7) และ (6) เราได้
อินทิกรัลจำกัดขอบเขตบนของตัวแปร
อนุญาต ฉ(x) – ต่อเนื่องในส่วน [ ก, ข] และ เอฟ(x) คือสารต้านอนุพันธ์ของมัน พิจารณาอินทิกรัลจำกัดเขต
(47)
และผ่าน ทีตัวแปรอินทิเกรตถูกกำหนดไว้เพื่อไม่ให้สับสนกับขอบเขตบน เมื่อมีการเปลี่ยนแปลง เอ็กซ์อินทิกรัลที่แน่นอน (47) ก็เปลี่ยนแปลงเช่นกัน เช่น มันเป็นฟังก์ชันของขีดจำกัดบนของการบูรณาการ เอ็กซ์ซึ่งเราแสดงโดย เอฟ(เอ็กซ์), เช่น.
(48)
ให้เราพิสูจน์ว่าฟังก์ชันนี้ เอฟ(เอ็กซ์) เป็นแอนติเดริเวทีฟสำหรับ ฉ(x) = ฉ(ที- แท้จริงแล้วทำให้แตกต่าง เอฟ(เอ็กซ์) เราได้รับ
เพราะ เอฟ(x) – แอนติเดริเวทีฟสำหรับ ฉ(x) อ เอฟ(ก) เป็นค่าคงที่
การทำงาน เอฟ(เอ็กซ์) – หนึ่งในจำนวนแอนติเดริเวทีฟจำนวนอนันต์สำหรับ ฉ(x) คืออันที่ x = กไปที่ศูนย์ ข้อความนี้จะได้รับหากเราใส่อย่างเท่าเทียมกัน (48) x = กและใช้ทฤษฎีบทที่ 1 ของย่อหน้าก่อนหน้า
การคำนวณอินทิกรัลจำกัดจำนวนโดยวิธีอินทิกรัลแยกส่วน และวิธีการเปลี่ยนตัวแปร
ที่ไหน ตามคำนิยาม เอฟ(x) – แอนติเดริเวทีฟสำหรับ ฉ(x- หากเราเปลี่ยนตัวแปรในปริพันธ์
จากนั้นตามสูตร (16) เราก็เขียนได้
ในการแสดงออกนี้
ฟังก์ชันแอนติเดริเวทีฟสำหรับ
อันที่จริง อนุพันธ์ของมันตาม กฎการแยกความแตกต่างของฟังก์ชันที่ซับซ้อนมีค่าเท่ากัน
ให้ α และ β เป็นค่าของตัวแปร ทีซึ่งฟังก์ชันนั้น
รับค่าตามนั้น กและ ข, เช่น.
แต่ตามสูตรของนิวตัน-ไลบ์นิซ ความแตกต่าง เอฟ(ข) – เอฟ(ก) มี
อินทิกรัลที่แน่นอน ตัวอย่างการแก้ปัญหา
สวัสดีอีกครั้ง. ในบทนี้ เราจะศึกษารายละเอียดเกี่ยวกับสิ่งมหัศจรรย์อย่างเช่นอินทิกรัลจำกัดเขต คราวนี้การแนะนำจะสั้น ทั้งหมด. เพราะมีพายุหิมะอยู่นอกหน้าต่าง
หากต้องการเรียนรู้วิธีแก้อินทิกรัลจำกัดจำนวน คุณจะต้อง:
1) สามารถ หาอินทิกรัลไม่ จำกัด
2) สามารถทำได้ คำนวณอินทิกรัลที่แน่นอน
อย่างที่คุณเห็น เพื่อที่จะเชี่ยวชาญอินทิกรัลจำกัดเขต คุณจะต้องมีความเข้าใจที่ดีพอสมควรเกี่ยวกับอินทิกรัลไม่จำกัด "ปกติ" ดังนั้นหากคุณเพิ่งเริ่มดำดิ่งสู่แคลคูลัสเชิงปริพันธ์และกาต้มน้ำยังไม่เดือดเลยก็ควรเริ่มด้วยบทเรียนดีกว่า อินทิกรัลไม่ จำกัด ตัวอย่างการแก้ปัญหา- นอกจากนี้ ยังมีหลักสูตร pdf สำหรับ การเตรียมการที่รวดเร็วเป็นพิเศษ- หากคุณมีวันจริงๆ เหลือครึ่งวัน
ในรูปแบบทั่วไป อินทิกรัลจำกัดเขตเขียนได้ดังนี้:
มีอะไรบวกมาบ้างเมื่อเทียบกับอินทิกรัลไม่จำกัด? มากกว่า ขีดจำกัดของการบูรณาการ.
ขีดจำกัดล่างของการบูรณาการ
ขีดจำกัดบนของการบูรณาการถูกกำหนดให้เป็นมาตรฐานด้วยตัวอักษร
ส่วนนี้เรียกว่า ส่วนของบูรณาการ.
ก่อนที่เราจะไปยังตัวอย่างที่ใช้งานได้จริง เราจะมาตอบคำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับอินทิกรัลจำกัดเขตก่อน
การแก้อินทิกรัลจำกัดจำนวนหมายความว่าอย่างไร?การแก้อินทิกรัลจำกัดเขตหมายถึงการค้นหาตัวเลข
จะแก้อินทิกรัลจำกัดเขตได้อย่างไร?โดยใช้สูตรของนิวตัน-ไลบ์นิซที่คุ้นเคยในโรงเรียน:
ควรเขียนสูตรใหม่บนกระดาษแผ่นอื่นโดยควรอยู่ต่อหน้าต่อตาตลอดบทเรียน
ขั้นตอนในการแก้อินทิกรัลจำกัดเขตมีดังนี้:
1) ก่อนอื่นเราค้นหาฟังก์ชันแอนติเดริเวทีฟ (อินทิกรัลไม่ จำกัด ) โปรดทราบว่าค่าคงที่ในอินทิกรัลจำกัดเขต ไม่ได้เพิ่ม- การกำหนดเป็นเพียงด้านเทคนิคเท่านั้น และแท่งแนวตั้งไม่ได้มีความหมายทางคณิตศาสตร์ใดๆ จริงๆ แล้ว มันเป็นเพียงเครื่องหมายเท่านั้น เหตุใดจึงต้องมีการบันทึก? การเตรียมการใช้สูตรนิวตัน-ไลบ์นิซ
2) แทนค่าของขีดจำกัดบนลงในฟังก์ชันแอนติเดริเวทีฟ: .
3) แทนค่าของขีดจำกัดล่างลงในฟังก์ชันแอนติเดริเวทีฟ: .
4) เราคำนวณ (โดยไม่มีข้อผิดพลาด!) ความแตกต่างนั่นคือเราพบตัวเลข
อินทิกรัลจำกัดจำนวนมีอยู่เสมอหรือไม่?ไม่ ไม่เสมอไป
ตัวอย่างเช่น ไม่มีอินทิกรัลเนื่องจากส่วนของอินทิเกรตไม่รวมอยู่ในโดเมนของอินติแกรนด์ (ค่าภายใต้รากที่สองไม่สามารถเป็นค่าลบได้) นี่เป็นตัวอย่างที่ชัดเจนน้อยกว่า: . ที่นี่ในช่วงบูรณาการ แทนเจนต์ทน หยุดพักไม่มีที่สิ้นสุดที่จุด , , และด้วยเหตุนี้จึงไม่มีอินทิกรัลที่แน่นอนเช่นกัน ว่าแต่ใครยังไม่ได้อ่านสื่อการสอนบ้าง? กราฟและคุณสมบัติพื้นฐานของฟังก์ชันเบื้องต้น– เวลาที่ต้องทำคือตอนนี้ จะช่วยได้มากตลอดหลักสูตรคณิตศาสตร์ขั้นสูง
สำหรับสิ่งนั้น สำหรับอินทิกรัลจำกัดจำนวนที่มีอยู่ ก็เพียงพอแล้วที่อินทิกรัลจะต่อเนื่องกันในช่วงเวลาของการอินทิกรัล.
จากที่กล่าวมาข้างต้น คำแนะนำสำคัญข้อแรกมีดังนี้: ก่อนที่คุณจะเริ่มแก้อินทิกรัลจำกัดใดๆ คุณต้องแน่ใจว่าฟังก์ชันอินทิแกรนด์ มีความต่อเนื่องในช่วงเวลาของการบูรณาการ- ตอนที่ฉันยังเป็นนักเรียน ฉันประสบเหตุการณ์ซ้ำแล้วซ้ำเล่าเมื่อฉันต้องดิ้นรนเป็นเวลานานกับการหาแอนติเดริเวทีฟที่ยาก และในที่สุดเมื่อฉันพบมัน ฉันก็ครุ่นคิดกับคำถามอีกข้อหนึ่ง: “มันกลายเป็นเรื่องไร้สาระแบบไหนกันนะ ?” ในเวอร์ชันที่เรียบง่าย สถานการณ์จะมีลักษณะดังนี้:
- คุณไม่สามารถแทนที่จำนวนลบใต้รากได้! นี่มันบ้าอะไรเนี่ย! การไม่ตั้งใจเบื้องต้น
ถ้าสำหรับวิธีแก้ปัญหา (ในการทดสอบ การทดสอบ การสอบ) คุณได้รับข้อเสนออินทิกรัลที่คล้ายกัน หรือ คุณต้องให้คำตอบว่าอินทิกรัลจำกัดจำนวนนี้ไม่มีอยู่จริง และให้เหตุผลว่าเหตุใด
- บันทึก : ในกรณีหลังนี้ จะละคำว่า “แน่นอน” ไม่ได้ เพราะ อินทิกรัลที่มีจุดไม่ต่อเนื่องจะถูกแบ่งออกเป็นหลายๆ อินทิกรัลในกรณีนี้เป็นอินทิกรัลที่ไม่เหมาะสม 3 ตัว และสูตร "ไม่มีอินทิกรัลนี้" จะไม่ถูกต้อง
อินทิกรัลจำกัดจำนวนสามารถเท่ากับจำนวนลบได้หรือไม่?อาจจะ. และเป็นจำนวนลบ และเป็นศูนย์ มันอาจจะกลายเป็นอนันต์ด้วยซ้ำ แต่มันก็จะเป็นไปแล้ว อินทิกรัลที่ไม่เหมาะสมซึ่งจะมีการบรรยายแยกต่างหาก
ขีดจำกัดล่างของการผสานรวมสามารถมากกว่าขีดจำกัดบนของการผสานรวมได้หรือไม่บางทีสถานการณ์นี้อาจเกิดขึ้นจริงในทางปฏิบัติ
– สามารถคำนวณอินทิกรัลได้อย่างง่ายดายโดยใช้สูตรของนิวตัน-ไลบ์นิซ
คณิตศาสตร์ขั้นสูงที่ขาดไม่ได้คืออะไร? แน่นอนว่าไม่มีคุณสมบัติทุกประเภท ดังนั้น ลองพิจารณาคุณสมบัติบางอย่างของอินทิกรัลจำกัดเขต
ในอินทิกรัลจำกัดเขต คุณสามารถจัดเรียงขีดจำกัดบนและล่างใหม่ โดยเปลี่ยนเครื่องหมาย:
ตัวอย่างเช่น ในอินทิกรัลกำหนดเขต ก่อนที่จะรวมเข้าด้วยกัน แนะนำให้เปลี่ยนขีดจำกัดของการรวมเป็นลำดับ "ปกติ":
– ในรูปแบบนี้จะสะดวกกว่ามากในการบูรณาการ
– สิ่งนี้เป็นจริงไม่เพียงสำหรับสองเท่านั้น แต่ยังรวมถึงฟังก์ชันจำนวนเท่าใดก็ได้ด้วย
ในอินทิกรัลที่แน่นอนสามารถดำเนินการได้ การแทนที่ตัวแปรอินทิเกรตอย่างไรก็ตาม เมื่อเปรียบเทียบกับอินทิกรัลไม่ จำกัด แล้ว สิ่งนี้ก็มีลักษณะเฉพาะของตัวเอง ซึ่งเราจะพูดถึงในภายหลัง
สำหรับอินทิกรัลจำกัดจำนวนต่อไปนี้ถือเป็นจริง: บูรณาการตามสูตรชิ้นส่วน:
ตัวอย่างที่ 1
สารละลาย:
(1) เรานำค่าคงที่ออกจากเครื่องหมายอินทิกรัล
(2) บูรณาการบนโต๊ะโดยใช้สูตรยอดนิยม - ขอแนะนำให้แยกค่าคงที่ที่เกิดขึ้นออกจากและย้ายออกจากวงเล็บ ไม่จำเป็นต้องทำเช่นนี้ แต่แนะนำให้เลือก - ทำไมต้องคำนวณเพิ่มเติม?
- ขั้นแรกเราแทนที่ขีดจำกัดบน จากนั้นจึงแทนที่ขีดจำกัดล่าง เราทำการคำนวณเพิ่มเติมและรับคำตอบสุดท้าย
ตัวอย่างที่ 2
คำนวณอินทิกรัลจำกัดจำนวน
นี่คือตัวอย่างให้คุณแก้ด้วยตัวเอง วิธีแก้ไขและคำตอบอยู่ท้ายบทเรียน
มาทำให้งานซับซ้อนขึ้นเล็กน้อย:
ตัวอย่างที่ 3
คำนวณอินทิกรัลจำกัดจำนวน
สารละลาย:
(1) เราใช้คุณสมบัติเชิงเส้นของอินทิกรัลจำกัดเขต
(2) เรารวมเข้าด้วยกันตามตาราง โดยนำค่าคงที่ทั้งหมดออก - จะไม่มีส่วนร่วมในการทดแทนขีดจำกัดบนและล่าง
(3) สำหรับแต่ละพจน์ในสามพจน์ เราใช้สูตรของนิวตัน-ไลบ์นิซ:
ลิงก์ที่อ่อนแอในอินทิกรัลจำกัดคือข้อผิดพลาดในการคำนวณและความสับสนทั่วไปในสัญญาณ ระวัง! ฉันเน้นความสนใจเป็นพิเศษในระยะที่สาม: – อันดับหนึ่งในขบวนแห่ข้อผิดพลาดเนื่องจากการไม่ตั้งใจ บ่อยครั้งมากที่พวกเขาเขียนโดยอัตโนมัติ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการแทนที่ขีด จำกัด บนและล่างด้วยวาจาและไม่ได้เขียนไว้ในรายละเอียดดังกล่าว) โปรดศึกษาตัวอย่างข้างต้นอย่างละเอียดอีกครั้ง
ควรสังเกตว่าวิธีการพิจารณาในการแก้อินทิกรัลจำกัดเขตไม่ใช่วิธีเดียวเท่านั้น ด้วยประสบการณ์บางอย่าง การแก้ปัญหาจะลดลงอย่างมาก ตัวอย่างเช่น ตัวฉันเองคุ้นเคยกับการแก้อินทิกรัลเช่นนี้:
ที่นี่ฉันใช้กฎของความเป็นเส้นตรงและบูรณาการด้วยวาจาโดยใช้ตาราง ฉันลงเอยด้วยวงเล็บเดียวที่มีขีด จำกัด กำกับไว้: (ไม่เหมือนกับวงเล็บสามวงเล็บในวิธีแรก) และในฟังก์ชันแอนติเดริเวทีฟ "ทั้งหมด" ฉันแทนที่ 4 ก่อน จากนั้นจึงใส่ –2 แล้วดำเนินการทั้งหมดในใจอีกครั้ง
อะไรคือข้อเสียของการแก้ปัญหาแบบสั้น? ทุกอย่างที่นี่ไม่ค่อยดีนักในแง่ของเหตุผลของการคำนวณ แต่โดยส่วนตัวแล้วฉันไม่สนใจ - ฉันคำนวณเศษส่วนสามัญด้วยเครื่องคิดเลข
นอกจากนี้การคำนวณยังมีความเสี่ยงเพิ่มขึ้นดังนั้นจึงเป็นการดีกว่าที่นักเรียนชาจะใช้วิธีแรก ด้วยวิธีการแก้ปัญหาแบบ "ของฉัน" สัญญาณจะหายไปที่ไหนสักแห่งอย่างแน่นอน
อย่างไรก็ตาม ข้อดีที่ไม่ต้องสงสัยของวิธีที่สองคือความเร็วของสารละลาย ความกะทัดรัดของสัญกรณ์ และความจริงที่ว่าแอนติเดริเวทีฟอยู่ในวงเล็บเดียว
คำแนะนำ: ก่อนที่จะใช้สูตรของนิวตัน-ไลบ์นิซ ควรตรวจสอบก่อนว่าพบแอนติเดริเวทีฟถูกต้องหรือไม่
ดังนั้น จากตัวอย่างที่กำลังพิจารณา: ก่อนที่จะแทนที่ลิมิตบนและล่างเป็นฟังก์ชันแอนติเดริเวทีฟ ขอแนะนำให้ตรวจสอบแบบร่างว่าพบอินทิกรัลไม่จำกัดถูกต้องหรือไม่ มาแยกแยะกัน:
ได้รับฟังก์ชันอินทิแกรนด์ดั้งเดิมแล้ว ซึ่งหมายความว่าสามารถหาอินทิกรัลไม่จำกัดได้อย่างถูกต้อง ตอนนี้เราสามารถใช้สูตรของนิวตัน-ไลบ์นิซได้แล้ว
การตรวจสอบดังกล่าวจะไม่ฟุ่มเฟือยเมื่อคำนวณอินทิกรัลจำกัดใดๆ.
ตัวอย่างที่ 4
คำนวณอินทิกรัลจำกัดจำนวน
นี่คือตัวอย่างให้คุณแก้ด้วยตัวเอง พยายามแก้ไขด้วยวิธีที่สั้นและละเอียด
การเปลี่ยนตัวแปรในอินทิกรัลจำกัดเขต
สำหรับอินทิกรัลจำกัดเขต การแทนที่ทุกประเภทจะใช้ได้เช่นเดียวกับอินทิกรัลไม่จำกัด ดังนั้นหากคุณเปลี่ยนตัวไม่เก่งนักก็ควรอ่านบทเรียนให้ถี่ถ้วน วิธีการแทนค่าอินทิกรัลไม่จำกัด.
ไม่มีอะไรน่ากลัวหรือยากในย่อหน้านี้ ความแปลกใหม่อยู่ในคำถาม วิธีเปลี่ยนขีดจำกัดของการรวมเมื่อทำการเปลี่ยน.
ในตัวอย่าง ฉันจะพยายามระบุประเภทของการทดแทนที่ยังไม่พบที่ใดในไซต์
ตัวอย่างที่ 5
คำนวณอินทิกรัลจำกัดจำนวน
คำถามหลักในที่นี้ไม่ใช่อินทิกรัลที่แน่นอน แต่จะดำเนินการแทนที่อย่างไรให้ถูกต้อง มาดูกัน ตารางปริพันธ์แล้วดูว่าฟังก์ชันอินทิแกรนด์ของเราหน้าตาเป็นอย่างไรมากที่สุด? แน่นอนว่าสำหรับลอการิทึมยาว: - แต่มีความแตกต่างอย่างหนึ่งในตารางอินทิกรัลใต้รูทและในตัวเรา - "x" กำลังสี่ แนวคิดของการแทนที่ยังตามมาจากการให้เหตุผล - เป็นการดีที่จะเปลี่ยนกำลังที่สี่ของเราให้เป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัส นี่เป็นเรื่องจริง
ขั้นแรก เราเตรียมส่วนประกอบสำคัญสำหรับการเปลี่ยน:
จากข้อพิจารณาข้างต้น จะมีการทดแทนเกิดขึ้นโดยธรรมชาติ:
ดังนั้นทุกอย่างจะเรียบร้อยในตัวส่วน: .
เราค้นหาว่าส่วนที่เหลือของอินทิแกรนด์จะกลายเป็นส่วนใด ด้วยเหตุนี้เราจึงพบส่วนต่าง:
เมื่อเปรียบเทียบกับการแทนที่ในอินทิกรัลไม่จำกัด เราได้เพิ่มขั้นตอนเพิ่มเติม
ค้นหาขีดจำกัดใหม่ๆ ของการบูรณาการ.
มันค่อนข้างง่าย มาดูการแทนที่ของเราและขีดจำกัดเก่าของการบูรณาการกัน
ขั้นแรก เราแทนที่ขีดจำกัดล่างของการรวม ซึ่งก็คือศูนย์ ลงในนิพจน์การแทนที่:
จากนั้นเราจะแทนที่ขีดจำกัดบนของการอินทิเกรตลงในนิพจน์การแทนที่ ซึ่งก็คือรากของสาม:
พร้อม. และเพียงแค่...
เรามาดำเนินการแก้ไขปัญหากันต่อไป
(1) ตามการเปลี่ยน เขียนอินทิกรัลใหม่โดยมีข้อจำกัดใหม่ของอินทิเกรต.
(2) นี่คืออินทิกรัลตารางที่ง่ายที่สุด เรารวมเข้ากับตาราง จะดีกว่าถ้าปล่อยค่าคงที่ไว้นอกวงเล็บ (คุณไม่จำเป็นต้องทำเช่นนี้) เพื่อไม่ให้รบกวนการคำนวณเพิ่มเติม ทางด้านขวาเราวาดเส้นเพื่อระบุขีดจำกัดใหม่ของการรวม - นี่คือการเตรียมการใช้สูตรของนิวตัน-ไลบ์นิซ
(3) เราใช้สูตรของนิวตัน-ไลบ์นิซ .
เราพยายามเขียนคำตอบในรูปแบบที่กะทัดรัดที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ในที่นี้ ฉันใช้คุณสมบัติของลอการิทึม
ความแตกต่างอีกประการหนึ่งจากอินทิกรัลไม่ จำกัด ก็คือ หลังจากที่เราทำการทดแทนแล้ว ไม่จำเป็นต้องดำเนินการเปลี่ยนแบบย้อนกลับใดๆ.
และตอนนี้มีตัวอย่างให้คุณตัดสินใจด้วยตัวเอง ต้องทำอะไรทดแทน - ลองเดาด้วยตัวเอง
ตัวอย่างที่ 6
คำนวณอินทิกรัลจำกัดจำนวน
ตัวอย่างที่ 7
คำนวณอินทิกรัลจำกัดจำนวน
นี่เป็นตัวอย่างให้คุณแก้ได้ด้วยตัวเอง แนวทางแก้ไขและคำตอบในตอนท้ายของบทเรียน
และในตอนท้ายของย่อหน้ามีประเด็นสำคัญสองสามประเด็นซึ่งการวิเคราะห์ปรากฏขึ้นโดยผู้เยี่ยมชมเว็บไซต์ คนแรกกังวล ความถูกต้องตามกฎหมายของการทดแทน. ในบางกรณีก็ไม่สามารถทำได้!ดังนั้นตัวอย่างที่ 6 ดูเหมือนจะสามารถแก้ไขได้โดยใช้ การทดแทนตรีโกณมิติสากลอย่างไรก็ตาม ขีดจำกัดบนของการบูรณาการ ("พาย")ไม่รวมอยู่ใน ขอบเขตของคำจำกัดความแทนเจนต์นี้ ดังนั้นการทดแทนนี้จึงผิดกฎหมาย! ดังนั้น, ฟังก์ชัน "การแทนที่" จะต้องต่อเนื่องกัน ในทั้งหมดจุดของส่วนบูรณาการ.
ในอีเมลอื่น ได้รับคำถามต่อไปนี้: "เราจำเป็นต้องเปลี่ยนขีดจำกัดของการรวมเมื่อเรารวมฟังก์ชันภายใต้เครื่องหมายดิฟเฟอเรนเชียลหรือไม่" ตอนแรกอยาก “เลิกไร้สาระ” แล้วตอบอัตโนมัติว่า “ไม่แน่นอน” แต่แล้วมาคิดหาเหตุผลของคำถามนั้นก็พบว่าไม่มีข้อมูล ไม่เพียงพอ แต่ถึงแม้จะชัดเจน แต่ก็สำคัญมาก:
หากเรารวมฟังก์ชันไว้ใต้เครื่องหมายดิฟเฟอเรนเชียล ก็ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนขีดจำกัดของอินทิเกรต- ทำไม เพราะในกรณีนี้ ไม่มีการเปลี่ยนไปใช้ตัวแปรใหม่อย่างแท้จริง- ตัวอย่างเช่น:
และที่นี่การสรุปสะดวกกว่าการแทนที่ทางวิชาการด้วย "การวาดภาพ" ของขอบเขตใหม่ของการรวมกลุ่มที่ตามมา ดังนั้น, ถ้าอินทิกรัลจำกัดจำนวนไม่ซับซ้อนมาก ให้พยายามวางฟังก์ชันไว้ใต้เครื่องหมายอนุพันธ์เสมอ- มันเร็วกว่า กะทัดรัดกว่า และเป็นเรื่องธรรมดา - อย่างที่คุณเห็นหลายสิบครั้ง!
ขอบคุณมากสำหรับจดหมายของคุณ!
วิธีการอินทิกรัลตามส่วนต่างๆ ในอินทิกรัลจำกัดเขต
มีความแปลกใหม่น้อยกว่าที่นี่ การคำนวณทั้งหมดของบทความ การอินทิกรัลตามส่วนต่างๆ ในอินทิกรัลไม่จำกัดใช้ได้กับอินทิกรัลจำกัดเขตโดยสมบูรณ์
มีเพียงรายละเอียดเดียวเท่านั้นที่เป็นบวกในสูตรสำหรับการผสานรวมตามส่วนต่างๆ โดยมีการเพิ่มขีดจำกัดของการรวมเข้าด้วยกัน:
ต้องใช้สูตรของนิวตัน-ไลบ์นิซสองครั้งที่นี่: สำหรับผลิตภัณฑ์และหลังจากที่เราหาอินทิกรัลแล้ว
ตัวอย่างเช่น ฉันเลือกประเภทของอินทิกรัลที่ยังไม่พบที่ใดในไซต์อีกครั้ง ตัวอย่างไม่ใช่ตัวอย่างที่ง่ายที่สุด แต่มีข้อมูลมาก
ตัวอย่างที่ 8
คำนวณอินทิกรัลจำกัดจำนวน
มาตัดสินใจกัน
มาบูรณาการกันทีละส่วน:
ใครมีปัญหาเรื่องอินทิกรัล ลองดูบทเรียนนี้ ปริพันธ์ของฟังก์ชันตรีโกณมิติจะมีการพูดคุยกันโดยละเอียดที่นั่น
(1) เขียนคำตอบตามสูตรอินทิเกรตทีละส่วน
(2) สำหรับผลิตภัณฑ์ เราใช้สูตรของนิวตัน-ไลบ์นิซ สำหรับอินทิกรัลที่เหลือ เราใช้คุณสมบัติของความเป็นเส้นตรง โดยแบ่งเป็นอินทิกรัล 2 อัน อย่าสับสนกับสัญญาณ!
(4) เราใช้สูตรของนิวตัน-ไลบ์นิซกับแอนติเดริเวทีฟทั้งสองที่พบ
พูดตามตรงฉันไม่ชอบสูตร และถ้าเป็นไปได้ ... ฉันทำโดยไม่มีมันเลย! ลองพิจารณาวิธีแก้ปัญหาที่สอง จากมุมมองของฉัน มันมีเหตุผลมากกว่า
คำนวณอินทิกรัลจำกัดจำนวน
ในระยะแรก ฉันจะพบอินทิกรัลไม่ จำกัด:
มาบูรณาการกันทีละส่วน:
พบฟังก์ชันแอนติเดริเวทีฟแล้ว ไม่มีประโยชน์ที่จะเพิ่มค่าคงที่ในกรณีนี้
ข้อดีของการเดินป่าเช่นนี้คืออะไร? ไม่จำเป็นต้อง "แบกรับ" ขีดจำกัดของการบูรณาการ จริงๆ แล้ว การเขียนสัญลักษณ์เล็กๆ ของขีดจำกัดของการบูรณาการหลายสิบครั้งอาจเป็นเรื่องเหนื่อย
ในขั้นตอนที่สองฉันตรวจสอบ(ปกติจะเป็นแบบร่าง)
มีเหตุผลด้วย ถ้าฉันพบฟังก์ชันแอนติเดริเวทีฟไม่ถูกต้อง ฉันจะแก้อินทิกรัลจำกัดเขตไม่ถูกต้อง เป็นการดีกว่าที่จะทราบทันที มาแยกคำตอบกันดีกว่า:
ได้รับฟังก์ชันจำนวนเต็มดั้งเดิมแล้ว ซึ่งหมายความว่าฟังก์ชันต้านอนุพันธ์ถูกค้นพบอย่างถูกต้อง
ขั้นตอนที่สามคือการใช้สูตรนิวตัน-ไลบ์นิซ:
และมีประโยชน์อย่างมากที่นี่! ในวิธีการแก้ปัญหา "ของฉัน" มีความเสี่ยงน้อยกว่ามากที่จะสับสนในการทดแทนและการคำนวณ - ใช้สูตรของนิวตัน-ไลบ์นิซเพียงครั้งเดียว หากกาน้ำชาแก้อินทิกรัลที่คล้ายกันโดยใช้สูตร (อย่างแรก) แล้วเขาจะทำผิดที่ไหนสักแห่งแน่นอน
อัลกอริธึมการแก้ปัญหาที่พิจารณาสามารถนำมาใช้กับอินทิกรัลจำกัดใดๆ ได้.
เรียนนักเรียน โปรดพิมพ์และบันทึก:
จะทำอย่างไรถ้าคุณได้รับอินทิกรัลจำกัดจำนวนที่ดูเหมือนซับซ้อนหรือไม่ชัดเจนในทันทีว่าจะแก้อย่างไร?
1) ขั้นแรกเราค้นหาอินทิกรัลไม่ จำกัด (ฟังก์ชันแอนติเดริเวทีฟ) หากมีคนเกียจคร้านในระยะแรกก็ไม่มีประโยชน์ที่จะโยกเรือร่วมกับนิวตันและไลบ์นิซไปมากกว่านี้ มีทางเดียวเท่านั้น - เพื่อเพิ่มระดับความรู้และทักษะในการแก้ปัญหา อินทิกรัลไม่ จำกัด.
2) เราตรวจสอบฟังก์ชันแอนติเดริเวทีฟที่พบโดยการหาอนุพันธ์ หากตรวจพบไม่ถูกต้อง ขั้นตอนที่ 3 จะทำให้เสียเวลา
3) เราใช้สูตรของนิวตัน-ไลบ์นิซ เราทำการคำนวณทั้งหมดอย่างระมัดระวัง - นี่คือจุดอ่อนที่สุดของงาน
และสำหรับของว่าง ถือเป็นส่วนประกอบสำคัญสำหรับโซลูชันอิสระ
ตัวอย่างที่ 9
คำนวณอินทิกรัลจำกัดจำนวน
ทางออกและคำตอบก็อยู่ใกล้ๆ กัน
บทเรียนที่แนะนำต่อไปในหัวข้อนี้คือ จะคำนวณพื้นที่ของรูปโดยใช้อินทิกรัลจำกัดจำนวนได้อย่างไร?
มาบูรณาการกันทีละส่วน:
คุณแน่ใจหรือว่าคุณแก้ไขปัญหาเหล่านี้แล้วและได้รับคำตอบเดียวกัน ;-) และมีสื่อลามกสำหรับหญิงชราด้วย