Примеры определенного интеграла с решением – Калькулятор онлайн — Вычислить определенный интеграл (площадь криволинейной трапеции)

Определенный интеграл, примеры решений

Определенный интеграл от функции на промежутке обозначается и равен разности двух значений первообразной функции, вычисленных при и (формула Ньютона-Лейбница):

   

Геометрический смысл определенного интеграла. Определенный интеграл есть площадь криволинейной трапеции ограниченной графиком функции , осью и прямыми и (рис. 1), то есть

   

Для вычисления определенных интегралов подходят все методы, которые используются для нахождения неопределенных интегралов.

Примеры

ПРИМЕР 1




ЗаданиеВычислить интеграл

   

РешениеПреобразуем подынтегральное выражение

   

Разобьем интеграл от суммы на сумму интегралов и вынесем за знак интеграла константы:

   

Полученные интегралы являются табличными, вычислим их:

   

   

   

Ответ

ПРИМЕР 2




ЗаданиеВычислить интеграл

   

РешениеВынесем константу за знак интеграла и вычислим полученный табличный интеграл:

   

Ответ

ПРИМЕР 3




ЗаданиеВычислить интеграл

   

РешениеСделаем замену , при этом пределы интегрирования изменятся: и . Подставляя все это в исходный интеграл, получим:

   

   

Ответ

ПРИМЕР 4




ЗаданиеВычислить интеграл

   

РешениеВнесем под знак дифференциала, тогда

   

Подставляя все в исходный интеграл, получим:

   

   

Ответ

ПРИМЕР 5




ЗаданиеВычислить площадь криволинейной трапеции ограниченной функцией , осью и прямыми и .
РешениеСделаем рисунок (рис. 2).

По геометрическому смыслу определенного интеграла нахождение площади заданной криволинейной трапеции сводится к вычислению интеграла

   

Вычислим этот интеграл:

(кв. ед.)

Ответ

ru.solverbook.com

Вычисление определенного интеграла

Здравствуйте. Меня зовут Андрей Зварыч. Я онлайн-репетитор сайта Tutoronline по высшей математике. Очень часто ко мне обращаются студенты с просьбой помочь разобраться с вычислением определенных интегралов. Сегодня я покажу несколько примеров решения. Надеюсь, моя статья будет полезной.

Итак, если F(x) – одна из первообразных непрерывной функции f(x) на [a,b], то справедлива формула Ньютона-Лейбница

Если функция f(x) непрерывна на отрезке [a,b], а функция x = φ(t) непрерывно дифференцирована на отрезке [t1,t2], причем a = φ(t1), b = φ(t2), то имеет место формула

Если функции u(x), v(x) и их производные u'(x), v'(x) непрерывны на отрезке [a,b], то справедлива формула интегрирования по частям

Пример 1. Вычислить интеграл

Решение.

На основании таблицы основных интегралов и формулы (1) имеем:

Пример 2. Вычислить интеграл

Решение.

На основании таблицы основных интегралов и формулы (1) имеем:

Пример 3. Вычислить интеграл

Решение.

На основании таблицы основных интегралов и формулы (1) имеем:

Пример 4 Вычислить интеграл

Решение.

На основании формулы произведения синусов, таблицы основных интегралов и формулы (1) имеем:

 

Пример 5. Вычислить интеграл

Решение.

Разложим подынтегральную функцию на сумму простых дробей,

 

Решив систему

Получим 

Тогда на основании таблицы основных интегралов и формулы (1) имеем

Пример 6. Вычислить интеграл

Решение.

На основании таблицы основных интегралов и формулы (2) имеем:

Сделаем замену ex + 4 = t2, тогда ex= t24, edx = 2dt,  

Если x= ln5, то t = 3; если x= ln12, то t = 4. Тогда

Пример 7. Вычислить интеграл

Решение.

На основании таблицы основных интегралов и формулы (2) имеем:

Пример 8. Вычислить интеграл

Решение.

На основании таблицы основных интегралов и формулы (2) имеем:

Сделаем подстановку t = cosx

Если x = 0, то t = cos 0 = 1, если

Следовательно

Пример 9. Вычислить интеграл

Решение.

На основании таблицы основных интегралов и формулы (2) имеем:

Найдем пределы по t:

Находим

Следовательно,

Пример 10. Вычислить интеграл

Решение.

Хороший метод решения интегралов, это метод занесения под дифференциал, его плюс состоит в том, что не требуется менять пределы интегрирования

Пример 11. Вычислить интеграл

Решение. На основании таблицы основных интегралов и формулы (3) имеем (интегрируем по частям)

Если у Вас остались вопросы или Вам нужна помощь в решении «ваших интегралов», записывайтесь на мои занятия. Буду рад Вам помочь!

© blog.tutoronline.ru,
при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

blog.tutoronline.ru

Определенный интеграл. Примеры решений — Мегаобучалка

 

Для того, чтобы научиться решать определенные интегралы необходимо:

1) Уметь находить соответствующие неопределенные интегралы.

2) Уметь вычислить определенный интеграл.

Как видите, для того, чтобы освоить определенный интеграл, нужно достаточно хорошо ориентироваться в «обыкновенных» неопределенных интегралах. Поэтому, если вы только-только начинаете погружаться в интегральное исчисление, и чайник еще не совсем закипел, то лучше начать с урока Неопределенный интеграл. Примеры решений.

В общем виде определенный интеграл записывается так:

Что прибавилось по сравнению с неопределенным интегралом?

Прибавились пределы интегрирования.

Нижний предел интегрирования стандартно обозначается буквой a.

Верхний предел интегрирования стандартно обозначается буквой b.

Отрезок [a; b] включает граничные точки и называется отрезком интегрирования.

Что такое определенный интеграл? Можно посмотреть в учебниках про диаметр разбиения отрезка, предел интегральных сумм и т. д., но урок носит практический характер. Поэтому скажем, что определенный интеграл – это, прежде всего, самое что ни на есть обычное ЧИСЛО.

Есть ли у определенного интеграла геометрический смысл?Есть. И очень хороший. Самая популярная задача вычисления определённого интеграла – вычисление площади с помощью определенного интеграла.

Что значит решить определенный интеграл?Решить определенный интеграл – это значит, найти число, равное приращению первообразной функции на отрезке [a; b].

Как решить определенный интеграл?С помощью знакомой со школы формулы Ньютона-Лейбница:

.

Формулу лучше переписать на отдельный листочек, она должна быть перед глазами на протяжении всего урока.

Этапы решения определенного интеграла следующие:

1) Сначала находим первообразную функцию F(X) (неопределенный интеграл). Обратите внимание, что константа C в определенном интеграле никогда не добавляется.

Обозначение является чисто техническим, и вертикальная палочка не несет никакого математического смысла, по сути – это просто отчёркивание. Зачем нужна сама запись

?

Это подготовка для применения формулы Ньютона-Лейбница.

2) Подставляем значение верхнего предела в первообразную функцию: F(b).

3) Подставляем значение нижнего предела в первообразную функцию: F(a).

4) Рассчитываем (без ошибок!) разность F(b)-F(a), то есть, находим число, равное приращению первообразной (от подынтегральной) функции на отрезке [a; b].

Готово.

 

Всегда ли существует определенный интеграл? Нет, не всегда существует всё, что мы напишем в виде определённого интеграла. Например, интеграла

не существует, поскольку отрезок интегрирования не входит в область определения подынтегральной функции и значения под квадратным корнем не могут быть отрицательными. А вот менее очевидный пример:

.

Такого интеграла тоже не существует на всём отрезке [-2; 3], так как в точках

,

этого отрезка подынтегральная функция f(x) = tg(x) не существует.

Для того, чтобы определенный интеграл существовал на данном отрезке, необходимо, чтобы подынтегральная функция была непрерывной на отрезке интегрирования.

Из вышесказанного следует первая важная рекомендация: перед тем, как приступить к решению ЛЮБОГО определенного интеграла, нужно убедиться в том, что подынтегральная функция непрерывна на отрезке интегрирования. Бывает так, что подолгу мучаешься с нахождением трудной первообразной, а когда наконец-то ее находишь, то ещё и ломаешь голову над вопросом: «что за ерунда получилась?». Например, если получилось примерно так:

???!!!

то нельзя подставлять отрицательные числа под корень! Если для решения в контрольной работе, на зачете или экзамене Вам предложен несуществующий интеграл вроде

,

то нужно дать ответ, что интеграла не существует и обосновать – почему.

Может ли определенный интеграл быть равен отрицательному числу?Может. И отрицательному числу. И нулю. Может даже получиться бесконечность, но это уже будет несобственный интеграл, коим отведена отдельная лекция.

Может ли нижний предел интегрирования быть больше верхнего предела интегрирования?Может, и такая ситуация реально встречается на практике. Интеграл

преспокойно вычисляется по формуле Ньютона-Лейбница.

Без чего не обходится высшая математика? Конечно же, без всевозможных свойств. Поэтому рассмотрим некоторые свойства определенного интеграла.

 

В определенном интеграле можно переставить верхний и нижний предел, сменив при этом знак:

Например, в определенном интеграле перед интегрированием

целесообразно поменять пределы интегрирования на «привычный» порядок:

.

В таком виде интегрировать значительно удобнее.

Как и для неопределенного интеграла, для определенного интеграла справедливы свойства линейности:

Это справедливо не только для двух, но и для любого количества функций.

В определенном интеграле можно проводить замену переменной интегрирования, правда, по сравнению с неопределенным интегралом тут есть своя специфика, о которой мы еще поговорим.

Для определенного интеграла справедлива формула интегрирования по частям: .

 

Пример 1

Вычислить определенный интеграл

.

Решение:

(1) Выносим константу за знак интеграла.

(2) Интегрируем по таблице с помощью самой популярной формулы

.

(3) Используем формулу Ньютона-Лейбница

.

Сначала подставляем в x3 верхний предел, затем – нижний предел. Проводим дальнейшие вычисления и получаем окончательный ответ.

 

Пример 2

Вычислить определенный интеграл

.

Это пример для самостоятельно решения, решение и ответ в конце урока.

 

Пример 3

Вычислить определенный интеграл

.

Решение:

.

(1) Используем свойства линейности определенного интеграла.

(2) Интегрируем по таблице, при этом все константы выносим – они не будут участвовать в подстановке верхнего и нижнего предела.

(3) Для каждого из трёх слагаемых применяем формулу Ньютона-Лейбница.

СЛАБОЕ ЗВЕНО в определенном интеграле – это ошибки вычислений и часто встречающаяся ПУТАНИЦА В ЗНАКАХ. Будьте внимательны! Особое внимание заостряем на третьем слагаемом:

,

т. к. очень часто машинально пишут

.

Следует заметить, что рассмотренный способ решения определенного интеграла – не единственный. При определенном опыте, решение можно значительно сократить. Например, так:

.

Здесь устно использованы правила линейности, устно проинтегрированы табличные интегралы. Получилась всего одна скобка с отчёркиванием пределов:

(в отличие от трёх скобок в первом способе). И в «целиковую» первообразную функцию мы сначала подставили 4, затем –2, опять же выполнив все действия в уме.

При втором способе существует повышенный риск допустить ошибку в вычислениях, поэтому студенту-чайнику лучше использовать первый способ, чтобы не терять знаки.

Несомненными преимуществами второго способа является быстрота решения, компактность записи и тот факт, что первообразная.

находится в одной скобке.

megaobuchalka.ru

Определенный интеграл, теория и примеры

Например.

Детальный разбор понятия «Определенный интеграл»

Рассмотрим функцию , определенную и непрерывную на некотором отрезке . Выполним разбиение заданного отрезка с помощью точек на частичных отрезков , ,…, . На каждом частичном отрезке выберем произвольную точку и вычислим значение заданной функции в ней. Умножим полученное значение на длину соответствующего частичного отрезка: . Составим сумму всех таких произведений:

   

Такая сумма называется интегральной суммой функции на отрезке .

Пусть – длина наибольшего частичного отрезка: . Если предел интегральной суммы , когда максимальный диаметр разбиения , не зависит ни от способа разбиения отрезка на частичные отрезки, ни от выбора точек в них, то число называется определенным интегралом от заданной функции на отрезке и обозначается , то есть

   

Здесь числа и называются соответственно верхним и нижним пределами интегрирования; – подынтегральная функция; – подынтегральное выражение; – переменная интегрирования; – область или отрезок интегрирования.

Примеры решения задач

Функция называется интегрируемой на отрезке , если для нее на этом отрезке существует определенный интеграл .



Понравился сайт? Расскажи друзьям!



ru.solverbook.com

Примеры вычисления определенного интеграла

Пользуясь формулой Ньютона-Лейбница,
вычислить определённый интеграл

а)

Решение

а) Для вычисления интеграла
в подинтегральной функции проведём
замену переменной

t
t-1=(t-1)2=d(t-1)2=2(t-1)dt).

Найдём пределы интегрирования для новой
переменной
.

При x=0 имеемt
= 1, приx= 1,t= 2.

Получим
dt=

=dt.

Для вычисления полученного интеграла,
применим формулу Ньютона-Лейбница:
=Окончательно будем иметь:

=

ln2)-2(ln1)
=ln2-1.

б) Вычислить определённый интеграл
cos3

Решение

Для нахождения определённого интеграла
воспользуемся формулой и методом
подведения под знак дифференциала:

=

= —(550)=

в) Вычислить определённый интеграл
ln()

Решение

Воспользуемся способом интегрирования
по частям в определённом интеграле

udv=uvvdu

Положим ln()=u,dv=.
Найдёмd(ln())=du

du,v=

Вычислим интеграл

ln()=ln()ln2-=

=ln2-
+ln2-xln()

=ln2-(1-0)+
(ln2-ln1)=2ln2-1

Задания для самостоятельной работы

Вычислить значения
определенных интегралов:

1)72)²3)

4)
5)
6)

7)
8)
9)
ln

10)
11)12)

13)
14)
15)
ln()

Геометрический смысл определенного
интеграла.

Примеры на вычисление площадей.

Вычислить площадь фигуры, ограниченной
линиями:
иСделать чертёж.

Решение:

  1. Найдём
    абсциссы точек пересечения парабол из
    уравнения:

  2. Изобразим
    на координатной плоскости ХОУ данную
    фигуру, ограниченную двумя параболами:
    и

  1. Искомая площадь равна разности площадей
    двух криволинейных трапеций: S===

Задания для самостоятельной работы

Вычислить площадь фигуры, ограниченной
линиями
иСделать чертёж.

1)
=и=

2)
=

3)
=

4)
=

5)
=

6)
=

7)
=

8)
и=

9)
=

10) y=sinx,y=0,x=0,x=

11) y=cosx,y=0,x=0,x=.

Форма контроля:
Проверка
решений задач и заданий

Функции двух переменных

Пример1. Построить область
определения функцииz
=
arcsin(0,5 +x)
+ arcsin(0,7 +y).

Так
как аргументarcsin(x)
не может превышать по абсолютной
величине единицу, то ограничения
имеют вид:

-1 ≤ (0,5 + x) ≤ 1;

-1 ≤ (0,7 + y) ≤ 1, записав
иначе, получим,

-1,5 ≤ x ≤ 0,5;

-1,7 ≤ y ≤ 0,3.

Соответствующая область определения
приведена на рисунке 4.

Пример 2. Построить в плоскости0xy
область определенияD
функцииz=f(x,y),
ограниченной прямойx=0,
кривымиy=sinxи y=cosx.

Построив указанные прямую и кривые на
плоскости 0xy,
получим искомую область (рисунок 5).
Точку пересечения кривых найдем из
решения системы

y=sinx;

y=cosx;

Примеры для самостоятельного решения

Пример 3. Построить в плоскости0xy
область определенияD
функции

Пример 4. Построить в плоскости0xy
область определенияD
функции

Пример. Построить в плоскости0xy
область определенияD
функцииz=f(x,y),еслиD
ограничена:

5.Прямымиx =
0;y=1 и кривой
y=tgx;

6. Прямымиy =
0;y=x;
y=1;y=3x;

7. Прямымиy =
0;y=1 и кривыми y=x2;y=(x-3)2;

8. Прямымиx =
4;y=0 и кривой
y=x1/2;

9. Прямымиy=0
и кривой y=1
x2.

Линии уровня.

Пример 10.В плоскости0xyопределено скалярное поле как расстояниеR(x,y)
от заданной точкиM0(x0,y0).
Построить линии уровней для заданного
скалярного поля.

Зафиксировав конкретное расстояние
R(x,y)
=
R0от заданной
точки, найдем токи равноудаленные отM0(x0,y0).
Эти точки образуют окружность с центромM0(x0,y0)
и радиусомR0.
ПридаваяRразличные
значения, получим линии уровня — системуконцентрических окружностей с общим
центром в точкеM0(x0,y0).

Если аналогичное скалярное поле задано
в трехмерном пространстве, то поверхностями
уровня будут вложенные друг в друга
сферы.

Пример 11. Скалярное поле
задано на плоскости0xyкак расстояние от заданной прямойAx+By+C=0.
Построить линии уровня скалярного поля.

Все точки, равноудаленные от прямой на
фиксированное расстояние, образуют две
параллельные прямые по обе стороны от
заданной. Задавая различные расстояния,
получим систему параллельных прямых.

Пример
12.
Пусть скалярное поле задано в
виде функции двух переменныхz(x,y)=x2+y2
параболоид вращения. Построить линии
уровня для заданного скалярного поля.

Будем придавать с равными шагами
различные фиксированные значения
функции z(x,y)=Ci. В
результате получим уравнения окружностей
с различными радиусамиx2+y2=Ci. В
результате сечения трехмерного графика
(рисунок 2) плоскостями параллельными
плоскости0xyпо
высоте получим окружности.

Их проекция на плоскость 0xyпредставляет собой так же систему
концентрических окружностей.

В примере следует обратить внимание на
то, что несмотря на равномерное разбиении
по высоте, радиусы окружностей возрастают
неравномерно (рисунок 7). Чем быстрее
изменяется функция, чем круче ее график,
тем плотнее располагаются линии уровня
— окружности.

studfiles.net

Вычислить определенный интеграл. Примеры решения определенных интегралов.

Вычислить определенный интеграл. Примеры решения определенных интегралов.


В этом разделе сайта представлены примеры решения и вычисления определенных интегралов.
Здесь Вы не найдете численных методов решения интегралов.
Приведенные здесь определенные интегралы вычислены по стандартным правилам решения интегралов
с применением в конце решения формулы Ньютона-Лейбница (поскольку вычисляется определенный интеграл).
Для получения решения просто кликните по картинке.

Если эти решения не помогут Вам в решении Вашего примера, то Вы можете

заказать решение контрольной работы по высшей математике
у нас.

НЕ трогать

                              

Используются технологии uCoz

integralzz.narod.ru

Методы решения интегралов, формулы и примеры

1. Непосредственное интегрирование

Непосредственное интегрирование – метод интегрирования, при котором подынтегральная функция путем тождественных преобразований и применения свойств интеграла приводится к одному или нескольким табличным интегралам.

Подробнее про непосредственное интегрирование читайте по ссылке.

2. Метод подведения под знак дифференциала

Метод подведения под знак дифференциала. Этот метод является эквивалентным методу подстановки. Если , то

   

Подробнее про метод подведения под знак дифференциала читайте по ссылке.

3. Метод замены переменной или метод подстановки

Метод замены переменной или метод подстановки. Этот метод заключается во введении новой переменной интегрирования (то есть делается подстановка). При этом заданный интеграл приводится к новому интегралу, который является табличным или с помощью преобразований его можно свести к табличному.

Пусть требуется вычислить интеграл . Сделаем подстановку . Тогда и интеграл принимает вид:

   

Подробнее про метод замены переменной/подстановки читайте по ссылке.

4. Метод интегрирования по частям

Метод интегрирования по частям. Этот метод основывается на следующей формуле:

   

или

   

При этом предполагается, что нахождение интеграла проще, чем исходного интеграла . В противном случае применение метода неоправданно.

Подробнее про метод интегрирования по частям читайте по ссылке.



Понравился сайт? Расскажи друзьям!



ru.solverbook.com

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о