Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Определенный интеграл

Пусть на промежутке [ a; b ] задана функция f (x). Будем считать функцию непрерывной, хотя это не обязательно. Выберем на промежутке [ a; b ] произвольные числа x ₁, x ₂, x ₃, ¼, x_{n -1}, удовлетворяющие условию:
a < x ₁,< x ₂<¼< x_{n -1},< b. Эти числа разбивают промежуток [ a; b ] на n более мелких промежутков: [ a; x ₁], [ x ₁; x ₂], ¼ [ x_{n -1}; b ]. На каждом из этих промежутков выберем произвольно по одной точке: c ₁Î[ a; x ₁], c ₂Î[ x ₁; x ₂], ¼ c_n Î[ x_{n -1}; b ].

Введем обозначения:D x ₁ = x ₁ – a; D x ₂ = x ₂ – x ₁; ¼ D x_n = b – x_{n- 1}.

Составим сумму: .

Она называется интегральной суммой функции f (x) по промежутку [ a; b ]. Очевидно, что интегральная сумма зависит от способа разбиения промежутка и от выбора точек c_i.

Каждое слагаемое интеграль­ной суммы представляет собой площадь прямоугольника, покрытого штриховкой на рисунке 19.

Введем обозначение: l = max(D x_i), i = 1, 2, ¼ n.. Величину l иногда называют параметром разбиения.

Рассмотрим процесс, при котором число точек разбиения неограниченно возрастает таким образом, что величина l стремится к нулю. Определенным интегралом

от функции по промежутку [ a; b ] называется предел, к которому стремится интегральная сумма при этом процессе, если предел существует:

.

Если такой предел существует, то он не зависит от первоначального разбиения промежутка [ a; b ] и выбора точек c_i.

Рис. 20

Число a называется нижним пределом интегрирования, а число b ¾ верхним пределом интегриро­вания.

Рассмотрим фигуру, ограни­ченную графиком непрерывной, неотрицательной на промежутке [ a; b ] функции f (x), отрезком [ a; b ] оси X, и прямыми x = a; x = b. Такую фигуру называют криволинейной трапецией. На рисунке 20 криволинейная трапеция выделена штриховкой. Площадь S этой трапеции определяется формулой

Рис. 21

.

Если f (x) < 0 во всех точках промежутка [ a; b ] и непрерывна на этом промежутке (например, как изображено на рисунке 21), то площадь криволинейной трапеции, ограниченной отрезком [ a; b ] горизонтальной оси координат, прямыми x = a; x = b и графиком функции y = f (x), определяется формулой

.

Перечислим свойства определенного интеграла:

1) (здесь k ‑ произвольное число);

2) ;

3) ;

4) Если cÎ [ a; b ], то .

Из этих свойств следует, например, что .

Все приведенные выше свойства непосредственно следуют из определения определенного интеграла.

Рис. 22

Оказывается, что формула из пункта 4 справедлива и тогда, когда cÏ [ a; b ]. Пусть, например, c>b, как изображено на рисунке 22. В этом случае верны равенства

.