21.08.2020
#Математика
42

Определенный интеграл как предел суммы

Ссылка на ГОСТ
Студенческие работы от сервиса №1 в России
Поможем написать диплом, курсовую, реферат и любые другие типы работ. Сделаем качественно или вернём деньги.
Заказать
Содержание статьи
Фирсов В.
Эксперт по техническим предметам

К понятию определенного интеграла приводят многие физические задачи. В конечном счете, все они сводятся к определению площади криволинейной трапеции. 

Рассмотрим плоскую фигуру ограниченную отрезком Отрезок оси Ось Х, двумя вертикальными прямыми Прямая1 и Прямая2, а также кривой Кривая (для определенности мы нарисовали кривую над осью Ось Х).

Площадь такой трапеции можно найти приближенно. Для этого разбиваем отрезок Отрезок на Число не обязательно равных частей точками:

Точки,

и на каждом отрезке Отрезок2 выберем точку Точка2. Произведение Произведение есть площадь прямоугольника со сторонами image22  и image24. При малых image24 сумма площадей этих прямоугольников будет мало отличаться от площади всей трапеции. Строгое определение определенного интеграла следующее (интеграл Римана).

Обозначим длину наибольшего отрезка Отрезок2 через image27. Составим интегральную сумму image28. Конечно, эта сумма зависит еще и от самого разбиения и от выбора точек Точка2. Так вот, если предел таких интегральных сумм при image29 существует, то он называется определенным интегралом от функции Кривая по промежутку Отрезок:

Определенный интеграл

График 

Мы не останавливаемся на построении строгой теории интеграла Римана. Отметим только, что кусочно - непрерывные функции интегрируемы по Риману. Хотя теория интеграла Римана вполне законченная, но имеет свои недостатки. В частности, интегралы от неограниченных функций, а также интегралы по неограниченным промежуткам (несобственные интегралы) не существуют, как интегралы Римана.

Приведем несколько примеров, показывающих, как вычисляются определенные интегралы через пределы частичных сумм.

Пример 1 Вычислить определенный интеграл, как предел интегральных сумм, производя надлежащим образом разбиение промежутка интеграции: Пример 1. Определенный интеграл как предел суммы.

Разбиение промежутка интегрирования проведем так: image6.

Значения функции для определенности возьмем в правых концах промежутков.

image7

Воспользуемся формулой: Формула для решения.

Тогда, продолжая дальше цепочку равенств, получим окончательно: Пример 1. Итог.

Пример 2 Вычислить определенный интеграл, как предел интегральных сумм: Интеграл для второго примера.

Разбиение промежутка интегрирования проведем, как и в предыдущем примере:

image6

Оставим интегральные суммы. Значения функции берем в левых концах промежутков:

Значение функции в левых концах

Воспользуемся формулой для суммы членов геометрической прогрессии:

Сумма членов геометрической прогрессии

У нас Условие для второго примера. В результате получим:

image23

Теперь используем следствие второго замечательного предела: image25

Согласно этой формуле, закончим вычисления: image26. Это и есть значение определенного интеграла Интеграл для второго примера.

Поможем с написанием учебной работы от 24 часов

Узнайте стоимость
консультации!

Узнайте стоимость онлайн за 1 минуту