Uvod Newton-Leibnizova formula Glavne metode integriranja. Integrali. Franka Miriam Brückler

Σχετικά έγγραφα
4 INTEGRALI Neodredeni integral Integriranje supstitucijom Parcijalna integracija Odredeni integral i

2.6 Nepravi integrali

= + injekcija. Rješenje 022 Kažemo da funkcija f ima svojstvo injektivnosti ili da je ona injekcija ako vrijedi

Rijeseni neki zadaci iz poglavlja 4.5

MATEMATIKA 2. seminari. studij: Prehrambena tehnologija i Biotehnologija

Matematika 2. Boris Širola

Odred eni integrali. Osnovne osobine odred enog integrala: f(x)dx = 0, f(x)dx = f(x)dx + f(x)dx.

1 Ekstremi funkcija više varijabli

Neodreeni integrali. Glava Teorijski uvod

UVOD. Ovi nastavni materijali namijenjeni su studentima

Formule iz Matematike II. Mandi Orlić Tin Perkov

Odredjeni integral je granicna vrijednost sume beskonacnog broja clanova a svaki clan tezi k nuli i oznacava se sa : f x dx f x f x f x f x b a f

OSNOVE TRIGONOMETRIJE PRAVOKUTNOG TROKUTA

Mate Vijuga: Rijeseni zadaci iz matematike za srednju skolu 2. ARITMETICKI I GEOMETRIJSKI NIZ, RED, BINOMNI POUCAK. a n ti clan aritmetickog niza

Ako je f neprekinuta funkcija, definirana na intervalu [a,b], tad postoji barem jedna točka ξ [a,b] za koju je

SLIČNOST TROUGLOVA. kažemo da su slične ( sa koeficijentom sličnosti k ) ako postoji transformacija sličnosti koja figuru F prevodi u figuru F

Integralni raqun. F (x) = f(x)

ELEKTROTEHNIČKI ODJEL

c = α a + β b, [sustav rješavamo metodom suprotnih koeficijenata]

dužina usmjerena (orijentirana) dužina (zna se koja je točka početna, a koja krajnja) vektor

1. NEODREÐENI INTEGRAL

7 Algebarske jednadžbe

INTEGRALNI RAČUN. Teorije, metodike i povijest infinitezimalnih računa. Lucija Mijić 17. veljače 2011.

( ) p a. poklopac. Rješenje:

GRANIČNE VREDNOSTI FUNKCIJA zadaci II deo

A MATEMATIKA Zadana je z = x 3 y + 1

4. Trigonometrija pravokutnog trokuta

R A D N I M A T E R I J A L I


1.1 Neodre deni integral

1 Odredeni integral. Integrabilnost ograničene funkcije

a M a A. Može se pokazati da je supremum (ako postoji) jedinstven pa uvodimo oznaku sup A.

18. listopada listopada / 13

Riješeni zadaci: Limes funkcije. Neprekidnost

Matematika 1. Gregor Dolinar. 2. januar Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. Gregor Dolinar Matematika 1

2 tg x ctg x 1 = =, cos 2x Zbog četvrtog kvadranta rješenje je: 2 ctg x

Matematika 2 PODSJETNIK ZA UČENJE. Ivan Slapničar Marko Matić.

VALJAK. Valjak je geometrijsko telo ograničeno sa dva kruga u paralelnim ravnima i delom cilindrične površi čije su

M086 LA 1 M106 GRP. Tema: Baza vektorskog prostora. Koordinatni sustav. Norma. CSB nejednakost

Općenito, iznos normalne deformacije u smjeru normale n dan je izrazom:

γ = 120 a 2, a, a + 2. a + 2

(P.I.) PRETPOSTAVKA INDUKCIJE - pretpostavimo da tvrdnja vrijedi za n = k.

Neka je a 3 x 3 + a 2 x 2 + a 1 x + a 0 = 0 algebarska jednadžba trećeg stupnja. Rješavanje ove jednadžbe sastoji se od nekoliko koraka.

ТЕМПЕРАТУРА СВЕЖЕГ БЕТОНА

Sume kvadrata. mn = (ax + by) 2 + (ay bx) 2.

Veleučilište u Rijeci Stručni studij sigurnosti na radu Akad. god. 2011/2012. Matematika. Monotonost i ekstremi. Katica Jurasić. Rijeka, 2011.

Specijalna vrsta nepravih integrala jesu oni koji sadrze potencije ili geometrijski red u podintegralnoj funkciji.

Analitička geometrija i linearna algebra. Kartezijev trodimenzionalni pravokutni koordinatni sustav čine 3 međusobno okomite osi: Ox os apscisa,

1.4 Tangenta i normala

Matematička analiza 1 dodatni zadaci

α =. n n n Vježba 001 Koliko stranica ima pravilni mnogokut ako jedan njegov unutarnji kut iznosi 144? Rezultat: n = 10.

Integrali Materijali za nastavu iz Matematike 1

radni nerecenzirani materijal za predavanja R(f) = {f(x) x D}

Primjene odreženog integrala

Riješeni zadaci: Nizovi realnih brojeva

7 Odreženi integrali. Neka je funkcija f(x) definisana na intervalu [a, b]. Ako ovaj interval podelimo

PRAVA. Prava je u prostoru određena jednom svojom tačkom i vektorom paralelnim sa tom pravom ( vektor paralelnosti).

Polinomijalna aproksimacija

KUPA I ZARUBLJENA KUPA

Ivan Slapničar. Matematika 2 PODSJETNIK ZA UČENJE. Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje Split, 2012.

IspitivaƬe funkcija: 1. Oblast definisanosti funkcije (ili domen funkcije) D f

1.PRIZMA ( P=2B+M V=BH )

Funkcije dviju varjabli (zadaci za vježbu)

Elektrostatika. 1. zadatak. Uvodni pojmovi. Rješenje zadatka. Za pločasti kondenzator vrijedi:

Linearna algebra 2 prvi kolokvij,

4. Relacije. Teorijski uvod

( ) ( ) Zadatak 001 (Ines, hotelijerska škola) Ako je tg x = 4, izračunaj

PIRAMIDA I ZARUBLJENA PIRAMIDA. - omotač se sastoji od bočnih strana(najčešće jednakokraki trouglovi), naravno trostrana piramida u omotaču

REPETITORIJ MATEMATIKE za studente elektrotehnike

Metode rješavanja izmjeničnih krugova

Funkcija gustoće neprekidne slučajne varijable ima dva bitna svojstva: 1. Nenegativnost: f(x) 0, x R, 2. Normiranost: f(x)dx = 1.

Cauchyjev teorem. Postoji više dokaza ovog teorema, a najjednostvniji je uz pomoć Greenove formule: dxdy. int C i Cauchy Riemannovih uvjeta.

PARCIJALNI IZVODI I DIFERENCIJALI. Sama definicija parcijalnog izvoda i diferencijala je malo teža, mi se njome ovde nećemo baviti a vi ćete je,

3.1 Granična vrednost funkcije u tački

SLUČAJNE PROMENLJIVE-FUNKCIJA RASPODELE

6 Polinomi Funkcija p : R R zadana formulom

FURIJEOVI REDOVI ZADACI ( II

2.7 Primjene odredenih integrala

Neprekinute slu cajne varijable

2. Ako je funkcija f(x) parna onda se Fourierov red funkcije f(x) reducira na Fourierov kosinusni red. f(x) cos

Numerička matematika 2. kolokvij (1. srpnja 2009.)

FORMULE VEZANE UZ MATEMATIČKE KOLEGIJE PREDDIPLOMSKOG STUDIJA

2. KOLOKVIJ IZ MATEMATIKE 1

TRIGONOMETRIJSKE FUNKCIJE I I.1.

Tomislav Došlić. Numerička matematika. Gradevinski fakultet Sveučilište u Zagrebu

Teorijske osnove informatike 1

Matematička analiza 4

Zadatak 1

( x) ( ) ( ) ( x) ( ) ( x) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

Integracija funkcija više promenljivih

radni nerecenzirani materijal za predavanja

Zavrxni ispit iz Matematiqke analize 1

Osnove elektrotehnike I parcijalni ispit VARIJANTA A. Profesorov prvi postulat: Što se ne može pročitati, ne može se ni ocijeniti.

3. Rubni problem za obične diferencijalne jednadžbe Egizstencija i jedinstvenost rješenja... 64

Operacije s matricama

LAPLASOVA TRANSFORMACIJA

Prvi kolokvijum. y 4 dy = 0. Drugi kolokvijum. Treći kolokvijum

Uvod u teoriju brojeva

Pismeni ispit iz matematike Riješiti sistem jednačina i diskutovati rješenja sistema u zavisnosti od parametra: ( ) + 1.

( ) ( ) 2 UNIVERZITET U ZENICI POLITEHNIČKI FAKULTET. Zadaci za pripremu polaganja kvalifikacionog ispita iz Matematike. 1. Riješiti jednačine: 4

Transcript:

Integrli Frnk Mirim Brückler

Antiderivcije Koj je vez izmedu x 2 i 2x?

Antiderivcije Koj je vez izmedu x 2 i 2x? Antiderivcij (primitivn funkcij) zdne funkcije f : I R (gdje je I otvoren intervl) je svk funkcij F : I R s svojstvom F (x) = f (x) z sve x I. Mor li ntiderivcij postojti? Ako postoji, im li ih više? Kko ih nći?

Primjer Funkcij f : R R zdn s f (x) = 3x 2 ko ntiderivciju im npr. F : R R, F (x) = x 3. No, uočimo d su primjerice i F 2 (x) = x 3 10 i F 3 (x) = x 3 + π tkoder ntiderivcije od f. Teorem Ako funkcij f : I R posjeduje ntiderivciju, ond ih im beskončno mnogo. Ako je F jedn ntiderivcij od f, ond je z svku konstntu C R funkcij F C zdn s F C (x) = F (x) + C tkoder ntiderivcij od f i sve ntiderivcije su tog oblik.

Primjer Uzmemo li funkciju f (x) = 1 x, lko bismo pogodili d su njene ntiderivcije oblik F C (x) = ln x + C. No, ln je definirn z x > 0, f z x 0! Z x < 0 uzmimo G(x) = ln( x) p je G (x) = 1 x = 1 x. Dkle, možemo reći d su ntiderivcije od f F C (x) = C + ln x, x I I = R.

Neodredeni integrl Neodredeni integrl funkcije f je skup svih njenih ntiderivcij. Oznk neodredenog integrl funkcije f, ko joj je vrijbl oznčen s x, je f (x) dx Funkcij f zove se podintegrln funkcij. Trebli bismo pisti f (x) dx = {FC : C R}, li iz prktičnih rzlog uobičjen je jednostvniji zpis: f (x) dx = F (x) + C. Konstnt C zove se konstnt integrcije. Primjer Pišemo npr. 3x 2 dx = x 3 + C.

Teorem (Linernost neodredenog integrl) Nek su funkcije f i g zdne n istom intervlu te K nek konstnt. Td vrijedi: (f (x) + g(x)) dx = f (x) dx + g(x) dx, Kf (x) dx = K f (x) dx.

Pod tbličnim integrirnjem podrzumijev se integrirnje temeljem osnovne tblice integrl uz eventulno korištenje svojstv linernosti i trnsformcij podintegrlne funkcije formulm iz elementrnije mtemtike. Primjer Odredimo cos 2 x 2 dx. Znmo d je cos2 1+cos 2 = 2 p immo cos 2 x 1 2 dx = 2 + 1 cos x dx = 2 = 1 2 dx + 1 2 cos x dx = x 2 + sin x 2 + C.

Odredeni integrli Simbolom b f (x) dx bilježimo odredeni integrl funkcije f u grnicm i b (tj. n intervlu [, b]). Ukoliko je f pozitivn i neprekidn n segmentu [, b], ond je po iznosu b f (x) dx isto što i površin omeden s osi pscis, vertiklm x = i x = b te grfom y = f (x). Ako je f neprekidn, li dijelom negtivn n tom segmentu, površine dijelov ispod osi pscis pribrjju se s negtivnim predznkom.

Zdtk Kolik je površin omeden grfom y = sin x izmedu x = 0 i x = 3π 2?

Zdtk Kolik je površin omeden grfom y = sin x izmedu x = 0 i x = 3π 2? No, odredeni (ili: Riemnnov) integrl im smisl i z mnoge funkcije koje nisu neprekidne n segmentu (području integrirnj).

Primjer Kolik je površin koju s x-osi ztvr grf pozitivne funkcije f : [0, L] R, koj je omeden vertiklm x = 0 i x = L? Ako f nije fin, nem jednostvnog nčin z izrčunvnje te površine. Aproksimtivno, mogli bismo intervl [0, L] podijeliti n puno dijelov širine x i ukupnu površinu proksimirti zbrojem površin prvokutnik širine x i visine f (x i ). Dobili bismo P x i f (x i ).

Nek je f : [, b] R nek ogrničen 1 funkcij. Podijelimo intervl [, b] n puno dijelov (kže se: nprvimo subdiviziju: = x 0 x 1... x n = b). U prvoj definiciji odredenog integrl rzmci izmedu dv susjedn x i - ne trebju biti jednki, li ćemo rdi jednostvnosti pristup uzeti d jesu: x i+1 x i = x z sve indekse i. 1 Funkcij je ogrničen n svojoj domeni ko joj se grf može ncrtti izmedu dv horizontln prvc y = m i y = M.

Nek je f : [, b] R nek ogrničen 1 funkcij. Podijelimo intervl [, b] n puno dijelov (kže se: nprvimo subdiviziju: = x 0 x 1... x n = b). U prvoj definiciji odredenog integrl rzmci izmedu dv susjedn x i - ne trebju biti jednki, li ćemo rdi jednostvnosti pristup uzeti d jesu: x i+1 x i = x z sve indekse i. Donj i gornj integrln (Drbouxov) sum n 1 n 1 s = m i x, S = M i x i=0 1 Funkcij je ogrničen n svojoj domeni ko joj se grf može ncrtti izmedu dv horizontln prvc y = m i y = M. i=0

Očigledno će z rzličite odbire subdivizije slike izgledti donekle rzličito: svk subdivizij odreduje po jednu gornju i jednu donju sumu. Ndlje, intuitivno je jsno d što je mnji x (uži prvokutnici) to će gornj i donj sum biti bliže točnoj površini izmedu grf funkcije i osi pscis (odnosno tmo gdje je funkcij negtivn, bit će bliže točnoj površini s predznkom minus).

Definicij (Odredeni (Riemnnov) integrl) Gornji integrl I ogrničene funkcije f : [, b] R je limes gornjih integrlnih sum kd x 0 (ko tj limes postoji). Donji integrl I ogrničene funkcije f : [, b] R je limes donjih integrlnih sum kd x 0 (ko tj limes postoji). Ako postoje i gornji i donji integrl i jednki su, ond se broj I = I = I zove odredenim (ili Riemnnovim) integrlom funkcije f : [, b] R i oznčv s b f (x) dx; kžemo d je f (Riemnn-)integrbiln n segmentu [, b]. Brojevi i b zovu se grnice (donj i gornj) odredenog integrl b f (x) dx.

Osnovn svojstv odredenog integrl f (x) dx = 0 z svku funkciju f definirnu u (jer površin dužine iznosi 0); b f (x) dx = c f (x) dx + b c f (x) dx z c [, b] (površinu možemo rzbiti n dv dijel vertiklom x = c); ne ssvim očito, li tkoder direktno iz definicije 2 slijedi i b f (x) dx = b f (x) dx (zmjen grnic integrl mijenj predznk odredenog integrl). 2 Rdi se o sljedećem: u definiciji smo od do b išli tko d je svki sljedeći x i bio veći, tj. uz pozitivn x. Ako pk trebmo ići od b do mormo ići ulijevo, tj. dodvti negtivn x.

Tkoder, ko je f zdn n simetričnom segmentu [ c, c] i prn je ili neprn, immo još dv korisn svojstv: Nek je f : [ c, c] R integrbiln n [ c, c]. Ako je f prn, ond je c c f (x) dx = 2 f (x) dx, c 0 ko je f neprn, ond je c c f (x) dx = 0.

Tkoder, ko je f zdn n simetričnom segmentu [ c, c] i prn je ili neprn, immo još dv korisn svojstv: Nek je f : [ c, c] R integrbiln n [ c, c]. Ako je f prn, ond je c c f (x) dx = 2 f (x) dx, c 0 ko je f neprn, ond je c c f (x) dx = 0. Ako je f : [, b] R funkcij koj im njviše končno mnogo točk prekid u segmentu [, b], ond je on integrbiln n [, b], tj. može se izrčunti b f (x) dx. Ako su sve točke prekid c 1, c 2,..., c m (nbrojne po veličini, tj. < c 1 < c 2 <... < c m < b), ond je b f (x) dx = c1 c2 b f (x) dx + c 1 f (x) dx +... + f (x) dx. c m

Tkoder, ko je f zdn n simetričnom segmentu [ c, c] i prn je ili neprn, immo još dv korisn svojstv: Nek je f : [ c, c] R integrbiln n [ c, c]. Ako je f prn, ond je c c f (x) dx = 2 f (x) dx, c 0 ko je f neprn, ond je c c f (x) dx = 0. Ako je f : [, b] R funkcij koj im njviše končno mnogo točk prekid u segmentu [, b], ond je on integrbiln n [, b], tj. može se izrčunti b f (x) dx. Ako su sve točke prekid c 1, c 2,..., c m (nbrojne po veličini, tj. < c 1 < c 2 <... < c m < b), ond je b f (x) dx = c1 c2 b f (x) dx + c 1 f (x) dx +... + f (x) dx. c m Iz derivbilnosti slijedi neprekidnost, iz neprekidnosti integrbilnost.

Teorem (Osnovni teorem infinitezimlnog rčun) Nek je reln funkcij f neprekidn n segmentu [, b]. Td je formulom F (x) = x f (t) dt, x [, b] definirn funkcij F i on je ntiderivcij z f n, b. Ndlje, z svku ntiderivciju F od f vrijedi Newton-Leibnizov formul b f (x) dx = F (x) b = F (b) F (). Iz tog slijedi:

Zprvo je smo jedn integrl Korolr Z relnu funkciju f neprekidnu n [, b] i njenu ntiderivciju F vrijedi: x F (x) = F () + f (t) dt, x [, b], ( x f (x) = f (t) dt). U terminim neodredenih integrl: ( ) d f (x) dx = f (x), dx df dx = f (x) + C. dx

Posljedic Newton-Leibnizove formule je d i odredeni integrl, ko i neodredeni, im svojstvo linernosti: b (f (x) + g(x)) dx = b b Kf (x) dx = K b f (x) dx + b f (x) dx. g(x) dx,

Posljedic Newton-Leibnizove formule je d i odredeni integrl, ko i neodredeni, im svojstvo linernosti: b (f (x) + g(x)) dx = b b Kf (x) dx = K b f (x) dx + b f (x) dx. g(x) dx, Primijetimo d Newton-Leibnizov formul vrijedi smo z neprekidne funkcije, no može se (temeljem propozicije??) primijeniti i z funkcije s končno mnogo točk prekid c 1, c 2,..., c m [, b]. Uz oznke c 0 = i c m+1 = b dobivmo formulu b m ci+1 f (x) dx = f (x) dx = c i+1 F i (x) c i i i=0 c i, gdje su F i ntiderivcije od f n pojedinim podintervlim.

Primjer Nek je zdn funkcij f : R R s e x, x > 0 f (x) = x 2, 1 < x 0 x + 2, x 1 Izrčunjmo 2 2 f (x) dx..

Prcijln integrcij u dv = uv d du (uv) = dx dx v + u dv dx u dv dx = d du (uv) dx dx v v du ( u(x)v (x) dx = u(x)v(x) v(x)u (x) dx).

Prcijln integrcij u dv = uv d du (uv) = dx dx v + u dv dx u dv dx = d du (uv) dx dx v v du ( u(x)v (x) dx = u(x)v(x) v(x)u (x) dx). Njčešći slučjevi primjene ovog prvil su sljedeći: Funkcij u im reltivno jednostvnu derivciju, dv = dx; Funkcij u je potencij od x (u prvilu u(x) = x n, n N), dv je eksponencijln ili trigonometrijsk funkcij pomnožen s dx; Funkcij u je nek logritmsk funkcij, dv je oblik x n dx z n R.

Metod supstitucije Lnčno prvilo: df dx = df dy dy dx ; Nek je df dy = f (y) pri čemu je y = y(x). Slijedi df = f (y(x))y (x) dx odnosno (jer df = f (y) dy) f (y) dy = f (y(x))y (x) dx, dkle: f (y(x))y (x) dx = f (y) dy. Primjer dx x+b =? Primjer xe x 2 dx =?

Integrirnje rcionlnih funkcij Primjer Zdn je integrl x 3 dx. Prvo dijelimo x 2 1 i osttk je x te je x 3 : (x 2 1) = x dkle x 3 x 2 1 = x + x x 2 1, x 3 x 2 1 = x 2 2 + x x 2 1 dx. Dkle: Ukoliko je brojnik rcionlne funkcije stupnj većeg ili jednkog stupnju nzivnik, prvi kork je dijeljenje brojnik s nzivnikom kko bismo izdvojili polinomijlni dio.

Integrirnje prvih rcionlnih funkcij Ukoliko treb integrirti prvu rcionlnu funkciju, koristi se rstv n prcijlne rzlomke, u kombinciji s metodom supstitucije i tbličnim integrirnjem. Rstv n prcijlne rzlomke rcionlne funkcije p(x) q(x) je njezin zpis u obliku zbroj rzlomk koji su oblik A (x + b) k ili Ax + B (x 2 + bx + c) k.

Isključivo jednostruke relne nultočke nzivnik Njjednostvniji slučj: q(x) im točno onoliko (rzličitih) relnih nultočk koliki mu je stupnj. U tom slučju možemo dobiti rstv oblik p(x) q(x) = n i=1 A i i x + b i, gdje su i x + b i rzličiti fktori nzivnik, treb odrediti konstntne brojnike A 1,..., A n. Ilustrirjmo to nstvkom primjer Primjer x x 2 1 = A x 1 + B x + 1 / (x 2 1) x = A(x + 1) + B(x 1). Uvrstimo x = 1 i x = 1 i dobivmo 1 = 2A,

Isključivo relne nultočke nzivnik Ako se u q(x) neki fktor i x + b i pojvljuje s potencijom k većom od 1, tom fktoru odgovr k prcijlnih rzlomk po principu p(x) (x + b) k = B 1 x + b + B 2 (x + b) 2 +... + B k 1 (x + b) k 1 + B k (x + b) k. Primjer Izrčunjmo integrl x (2x + 3)(x 3) 2 dx. Primijetimo: kd god q(x) im smo relne nultočke, integrirnje rcionlne funkcije se svodi n integrirnje funkcij oblik (x + b) n dx koje je lko integrirti linernom supstitucijom.

Kompleksne nultočke nzivnik U slučju d q(x) nem smo relne nultočke u rstvu se po Ax+B sličnom principu pojvljuju prcijlni rzlomci oblik, (x 2 +bx+c) k tj. prcijlni rzlomci kojim su brojnici fine funkcije, nzivnici potencije promtrnog fktor. Primjer Izrčunjmo dx (x 2 +1)(x 1).