Vajad kellegagi rääkida?
Küsi julgelt abi LasteAbi
Logi sisse

Määratud integraal (1)

5 VÄGA HEA
Punktid

määratud integraal

Pindfunktsioon ja tema tuletis

Kõverjooneliseks trapetsiks nimetatakse kujundit , mille kaks külge on teineteisega paralleelsed sirged (paralleelsed näiteks y teljega ). Vaatame siin esialgu veel lihtsustust, kus ka kolmas külg on sirge (x telg täpsemalt x telje lõik [a,b], neljas külg funktsiooni
graafik .
Trapetsiga on sarnasus: kahe vastaskülje paralleelsus.
Märgime x teljel punkti x ja vaatleme kõverjoonelist trapetsit axXA.
Tähistame trapetsi pindala tähega S.
Pindala S sõltub x-st, igale kindlale x väärtusele vastab pindala P kindel väärtus, seega pindala S on x funktsioon S = S(x).
Seda funktsiooni nimetatakse pindfunktsiooniks.
Def Pindfunktsioon on fikseeritud alguse ja muutuva lõpuga kõverjoonse trapetsi pindala funktsiooni
graafiku all.
Leiame pindfunktsiooni tuletise .
Anname x-le muudu , sellele vastab pindfunktsiooni muut , mis on kõverjoonse trapetsi pindala lõigu
kohal
Olgu funktsiooni
vähim ja suurim väärtus lõigul
vastavalt m ja M.
Joonestame sellele lõigule ristkülikud kõrgustega m ja M.
Pindala
väärtus asub nende ristkülikute pindalade vahel:
võrdus esineb vaid siis, kui
Seega
Kui , lähenevad nii m kui ka M funktsiooni väärtusele kohal x
Järelikult on ka ning tuletise definitsiooni meenutades (1)
Leidsime , et pindfunktsiooni tuletis võrdub pindala piirava kõvera lõppordinaadiga.

kõverjoonse trapetsi pindala

Kõverjoonse trapetsi abBA pindala
ehk pindala võrdub pindfunktsiooni väärtusega kohal .
Valem (1) näitab,et pindfunktsioon on üks funktsiooni
algfunktsioonidest.
Olgu
mingi algfunktsioon funktsioonile
Pindfunktsioon võib temast erineda ülimalt konstantse liidetava poolest
Pindfunktsiooni väärtus
korral on 0,
Leidsime C väärtuse (2)
Kõverjoonse trapetsi abBA pindala valem (3)
Kõverjoonse trapetsi pindala võrdub funktsiooni
suvalise algfunktsiooni väärtuste vahega kohtadel
ja
Näide: Leida kõverjoonse trapetsi pindala funktsiooni
graafiku ja x telje vahel lõigu
ulatuses.
Üks algfunktsioon funktsioonile
on
Valemi (3) kohaselt on pindala

määratud integraali mõiste

Arvutame trapetsi abBA pindala teisel teel.
Jaotame lõigu
n osalõiguks. Osalõikude pikkused tähistame
Jaotuspunktides joonestame ordinaadid, mis jaotavad trapetsi n väiksemaks kõverjoonseks trapetsiks.
Valime igal osalõigul
vabalt ühe punkti
Saame
Kujundame igale osalõigule ristküliku, mille kõrguseks on graafiku ordinaat valitud punktis vastavalt
Nende ristkülikute pindalad on .
Kõigi niisuguste ristkülikute pindalade summa annab arvutatava pindala ligikaudse väärtuse
Mida suuremaks arvuks osadeks on jaotatud lõik
ehk mida suurem on n ning mida väiksemad on osalõigud , seda lähedasem on ligikaudne väärtus tegelikule pindalale.
Pindala täpse väärtuse saame piirväärtusena
kõigist osalõikude pikkuste lähenemisel nullile:
(4)
Kui valemi (4) paremal pool olev piirväärtus eksisteerib ning ei sõltu osalõikudeks jaotamise viisist ja punktide
valikust, siis nimetatakse teda määratud integraaliks funktsioonist f(x) rajades a-st b-ni ning tähistatakse
Arvu a nimetatakse integraali alumiseks rajaks . Arvu b nimetatakse integraali ülemiseks rajaks.
Määratud integraali geomeetriliseks vasteks on kõverjoonse trapetsi pindala.
Kui kõverjoonne trapets asub allpool x telge, annab määratud integraal tema pindala märgiga “-”, sest kõik .

newton-leibniz’i valem

Saime kaks valemit kõverjoonse trapetsi pindala arvutamiseks
, kus
Need valemid arvutavad sama pindala, seega , kus
Valemit nimetatakse Newton - Leibniz ’i valemiks
Määratud integraali arvutamiseks on vaja leida integreeritavale funktsioonile üks algfunktsioon. Leida selle algfunktsiooni väärtuste vahe ülemisel ja alumisel rajal.
Valemi paremat poolt võib kirjutada ka kujul
Näide 1:
Näide 2:

määratud integraali omadusi

1. Rajade vahetamisel muutub integraali märk:
Tõestus: Newton-Leibniz’i valemi järgi
m.o.t.t.
2. Ühtelangevate rajadega määratud integraal on null:
Tõestus: Newton-Leibniz’i valemi järgi
m.o.t.t.
3. Integreerimispiirkonda võib jaotada osadeks: Kui , siis
Tõestus: Newton-Leibniz’i valemi järgi
m.o.t.t.
4. Konstantse teguri võib tuua määratud integraali märgi ette:
Tõestus: määratud integraali definitsiooni põhjal
summa liikmete ühise teguri võib summa märgi ette võtta, saame
konstantse teguri võib piirväärtuse märgi ette võtta m.o.t.t.
5. Summat ja vahet võib integreerida liikmeti
Tõestus: Määratud integraali definitsiooni põhjal
Lõpliku arvu muutujate summa piirväärtus võrdub nende piirväärtuste summaga ( teoreem 2)
m.o.t.t.
6. Määratud integraal ei sõltu integreerimismuutuja tähistusest
Tõestus: Newton-Leibniz’i valemi järgi
Kõik tulemused on võrdsed m.o.t.t.

muutuja vahetus ja ositi integreerimine määratud integraali korral

Muutuja vahetuse eesmärgiks on algfunktsiooni leidmise hõlbustamine. Uuele muutujale üleminekul tuleb teisendada ka rajad .
Näide 1: muutujavahetus
Pärast algfunktsiooni leidmist ei ole vaja minna tagasi esialgsele muutujale x
Näide 2:
Ositi integreerimise põhivalem määratud integraali korral
Näide:

määratud integraali rakendusi

pindala arvutamine määratud integraali abil

Kuna määratud integraal annab kõverjoonse trapetsi pindala funktsiooni
graafiku ja x telje vahel lõigu
ulatuses. Kui trapets asub allpool x telge, on pindala märgiks miinusmärk.
Näide 1: Leida kõverjoonse trapetsi pindala funktsiooni
graafiku ja x telje vahel lõigu
ulatuses
Näide 2: Leida kujundi pindala, mida piirab funktsiooni
graafik ja x telg.
Leiame graafiku lõikepunktid x teljega
Kujund asub lõigu
ulatuses allpool x telge.
Kui kujund on piiratud kahe kõveraga, siis tema pindala avaldub kahe kõverjoonelise trapetsi pindalade vahena:
Näide 3: Leida joontega
ja
piiratud kujundi pindala.
Leiame lõikepunktid

pöördkeha ruumala

Pöörelgu funktsiooni
graafik ümber x telje. Tekib pöördkeha, mille ruumala otsime .
Jaotame lõigu
n osaks .
Jaotuspunktidest paneme läbi x teljega ristuvad tasandid , mis jaotavad pöördkeha n-ks kettataolisteks osaks. Igal osalõigul
valime punkti .
Asendame vastava pöördkeha osa silindriga, mille põhja raadius on
Sellise silindri ruumala on , .
Kõigile osalõikudele
konstrueeritud silindrite ruumalade summa annab pöördkeha ruumala ligikaudse väärtuse
See ligikaudne väärtus on seda täpsem, mida lühemad on osalõigud
ja mida rohkem neid on.
Ruumala täpse väärtuse annab piirväärtus .
See piirväärtus on määratud integraal
Pöördkeha ruumala
Kui kõver pöörleb ümber y telje , siis tekkiva pöördkeha ruumala lõigu
ulatuses avaldub
Näide: Leida pöördkehade ruumalad, mis tekivad parabooli
kaare pöörlemisel ümber x ja y telje, kui .
a) pöörlemine ümber x telje
b) ümber y telje rajad samuti 0 ja 1

Funktsiooni keskmine väärtus lõigul

Joonestame ristküliku, mille kaks külge on paralleelsed sirged x = a ja x = b ning teised kaks y = 0 ja y = k, kus k on funtsiooni f(x) keskmine väärtus lõigul [a;b]. Seesuguse kujundi pindala on . Selle ristküliku pindala võrdne joone y = f(x) poolt moodustatud kõverjoonse trapetsi pindalaga. .
Kokku saame, et funktsiooni keskmine väärtus lõigul [a;b] .

Joone kaare pikkus

Jagame kaare n osaks. Kui n →∞ siis osalõikude pikkused lähenevad nullile ja võime need tinglikult lugeda sirgeteks, mille pikkus avaldub . Minnes üle diferentsiaalidele . Kui summeerida saame määratud integraali

päratud integraalid

Määratud integraali olemasoluks peab funktsioon olema pidev ning rajad lõplikud. Mõnikord on vaja laiendada integraali mõistet juhtudele, kus üks või mõlemad eeldused ei ole täidetud, need on päratud integraalid: lõpmatute rajadega integraal ja katkeva integreeritava funktsiooniga integraal.

a) lõpmatute rajadega päratud integraalid

Olgu integreerimispiirkonnaks
Leiame integraali piirväärtuse
Kui see piirväärtus on olemas ning lõplik, öeldakse, et on olemas päratu integraal funktsioonist f(x) rajades a-st +-ni
ja see päratu integraal koondub.
Kui piirväärtust ei eksisteeri või seeon lõpmatu, siis päratut integraali ei eksisteeri ehk päratu integraal hajub.
Lõpmatu alumise rajaga integraal
Mõlema lõpmatu rajaga päratu integraal

b) päratud integraalid katkevast funktsioonist

Olgu funktsioon f(x) määratud ja pidev, kui
ja määramata või katkev , kui
Sel juhul ei saa rääkida integraalist
kui integraalsummade piirväärtusest, sest f(x) ei ole pidev lõigul
ja see piirväärtus võib puududa .
Punktis b katkeva funktsiooni f(x) integraal defineeritakse järgnevalt:
Kui piirväärtus eksisteerib, siis nimetatakse antud integaali koonduvaks päratuks integraaliks. Kui piirväärtust ei eksisteeri, siis nimetatakse antud integaali hajuvaks päratuks integraaliks.
Kui funktsioon on katkev lõigu vasakpoolses otspunktis x = a, siis definitsiooni kohaselt
Kui funktsioon on katkev lõigu mingis seesmises punktis x = x0, siis loetakse, et eeldusel , et mõlemad integraalid eksisteerivad.
Näide 1:
katkev
Näide 2: katkev
Järelikult lõigul
integraal hajub
Ka lõigul
integraal hajub. Kui oleksime antud integraali arvutamisel jätnud tähele panemata funktsiooni katkevuse punktis , oleksime saanud vale tulemuse
mis on geomeetriliselt interpreteerides võimatu.

numbrilise integreerimise valemid

Määratud integraali arvutamine Newton-Leibniz’i valemi järgi ei osutu alati võimalikuks. Võib juhtuda, et integreeritava funktsiooni algfunktsiooni ei ole võimalik leida elementaarfunktsioonide kaudu ehk me ei oska seda teha.
Kui integreeritav funktsioon on antud tabelina, arvutatakse määratud integraal ligikaudselt.

ristkülikvalem

Olgu antud lõigul
pidev funktsioon
ja olgu vaja arvutada määratud integraal , millele vastab kõverjoonelise trapetsi pindala.
Jaotame lõigu
n võrdseks alamlõiguks pikkusega
Tähistame funktsiooni
väärtused punktides xi järgnevalt
Koostame summad
Mõlemad summad on
funktsiooni
integraalsummad
lõigul
ja kujutavad ligikaudselt integraale
Saime ristkülikvalemi.
Viga on seda väiksem, mida suurem on n.
Näide: Keha alustab liikumist koordinaatide alguspunktist piki x telge, keha kiirus hetkel t avaldub ,
Leida keha asukoht ( koordinaat ) hetkel t = 4.
Loomulik lahendusidee: kasutame asjaolu, et hetkeline kiirus on ligilähedane keskmisele kiirusele, kui ajavahemik keskmise kiiruse arvutamisel on küllalt väike.
Selleks jagame ajavahemiku 0 . .4 osadeks, arvutame läbitud vahemaa igas osas ja liidame need kokku.
Lahendame selle ülesande niiviisi, kui t = 4, t =2, t =1, t =0.1 (see ja edaspidi juba arvutiga), t = 0.01 ja t = 0.001.
Arvutustulemused on tabelis
t
4
2
1
0.5
0.1
0.01
0.001
s
0
14
20.5
23 5/8
26.065
26.607
26.661
Täpne vastus avaldub 26 2/3, selle arvutamine .
11
Vasakule Paremale
Määratud integraal #1 Määratud integraal #2 Määratud integraal #3 Määratud integraal #4 Määratud integraal #5 Määratud integraal #6 Määratud integraal #7 Määratud integraal #8 Määratud integraal #9 Määratud integraal #10 Määratud integraal #11
Punktid 50 punkti Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 50 punkti.
Leheküljed ~ 11 lehte Lehekülgede arv dokumendis
Aeg2009-01-07 Kuupäev, millal dokument üles laeti
Allalaadimisi 182 laadimist Kokku alla laetud
Kommentaarid 1 arvamus Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid
Autor theman87 Õppematerjali autor
õppematerjal

Sarnased õppematerjalid

Määratud integraal
11
pdf

Määratud integraal

Pindala täpse väärtuse saame piirväärtusena n kõigi osalõikude pikkuste lähenemisel nullile: xi 0 2 n SabBA = lim f ( i ) xi (4) n xi 0 i = 1 Kui valemi (4) paremal pool olev piirväärtus eksisteerib ning ei sõltu osalõikudeks jaotamise viisist ja punktide i valikust, siis nimetatakse teda määratud integraaliks funktsioonist f(x) rajades a-st b-ni ning b n tähistatakse f ( x) dx = lim f ( ) x n i i a xi 0 i = 1 Arvu a nimetatakse integraali alumiseks rajaks. Arvu b nimetatakse integraali ülemiseks rajaks. Määratud integraali geomeetriliseks vasteks on kõverjoonse trapetsi pindala. b

Matemaatika
Määratud integraali ligikaudne arvutamine trapetsvalemiga
40
docx

Määratud integraali ligikaudne arvutamine trapetsvalemiga

Tallinna Tehnikaülikool Määratud integraali ligikaudne arvutamine trapetsvalemiga Referaat Koostas: Denis Rästas 155552IAPB Õpperühm: IAPB15 Juhendaja: Gert Tamberg Tallinn 2016 1. MÄÄRATUD INTEGRAAL........................................................................................... 3 1.1. Pindfunktsioon ja tema tuletis..........................................................................3 1.2. Kõverjoonse trapetsi pindala............................................................................4 1.3. Määratud integraali mõiste.............................................................................. 6 1.4. Määratud integraali omadused..........................

Matemaatika
Määratud integraali ligikaudne arvutamine trapetsi valemiga
42
docx

Määratud integraali ligikaudne arvutamine trapetsi valemiga.

Tallinna Tehnikaülikool Referaat Määratud integraali ligikaudne arvugtamine trapetsi valemiga. Veahinnangud. Näited. Tatjana Kruglova 142442IAPB Sisukord Määratud integraal.................................................................................................................................3 Pindfunktsioon ning selle tuletis........................................................................................................3 Kõverjoonelise trapetsi pindala..........................................................................................................4 Määratud integraali mõiste..................................................

Matemaatiline analüüs 1
Määratud integraal ja selle rakendused
25
doc

Määratud integraal ja selle rakendused

MÄÄRATUD INTEGRAAL, SELLE RAKENDUSED 1.1 Määratud integraali rakendused 1.2 SISSEJUHATUS MÄÄRATUD INTEGRAALI a) Integraalne alam ­ja ülemsumma · On antud funktsioon y= f(x), mis on PIDEV lõigul [a;b] (argumendi väärtused) · Sellel lõigul eksisteerib kaks olulist väärtust: funktsiooni suurim väärtus ja funktsiooni vähim väärtus. · Tähistame funktsiooni f(x) suurima väärtuse tähega M ja väikseima väärtuse tähega m · Funktsiooni väärtusi näitab graafiliselt y-telg (alati!)

Matemaatiline analüüs
Matemaatiline analüüs
36
pdf

Matemaatiline analüüs

Jääkliikme β võib väikese ∆x korral funktsiooni muudu avaldises ära jätta. Kehtib ligikaudne valem ∆y ≈ dy kui ∆x ≈ 0. Loetleda diferentsiaali omadused. 1. d(u + v) = du + dv, 2. d(u − v) = du − dv, 3. d(uv) = vdu + udv, 4. d(Cu) = Cdu, C − konstant, 5. d(u/ v)= (vdu−udv)/ v2 kui v  0. 24. Funktsiooni lokaalsete ekstreemumite definitsioonid. Sõnastada ja tõestada Fermat’ lemma. Öeldakse, et funktsioonil f on punktis x1 lokaalne maksimum, kui 1. funktsioon f on määratud punkti x1 mingis ümbruses (x1 − Ɛ²,x1 +Ɛ ²); 2. iga x ∈ (x1 − Ɛ²,x1 +Ɛ ²) korral kehtib võrratus f(x) ≤ f(x1). Öeldakse, et funktsioonil f on punktis x1 lokaalne miinimum, kui 1. funktsioon f on määratud punkti x1 mingis ümbruses (x1 − Ɛ²,x1 +Ɛ ²); 2. iga x ∈ (x1 − Ɛ²,x1 +Ɛ ²) korral kehtib võrratus f(x) ≥ f(x1). Funktsiooni lokaalseid maksimume ja miinimume nimetatakse selle funktsiooni lokaalseteks ekstreemumiteks. Sõnastada ja tõestada Fermat’ lemma

Matemaatiline analüüs 1
Matemaatiline analüüs - konspekt II
11
doc

Matemaatiline analüüs - konspekt II

(f(x)-kx-b)=0, millest saame, et k=lim x+ f(x)/x ^ b= lim x+(f(x)-kx). Kui uuritaval juhul vaadeldavad piirväärtused suuruste k ja b leidmiseks eksisteerivad, siis eksisteerib kaldas., kui ei, siis mitte. 35. Määramata integraali omadused Selles punktis tõestame kolm määramata integraali omadust ja kasutame neid omadusi integreerimisel. Omadus 1. [ f ( x ) + g ( x )]dx = f ( x )dx + g ( x )dx , s.t. kahe funktsiooni summa määramata integraal on võrdne nende funktsioonide määramata integraalide summaga. Kaks määramata integraali on võrdsed, kui nad erinevad teineteisest ülimalt konstandi võrra ehk nende tuletised on võrdsed. Näitame seda. Võttes vasakult poolt tuletise, saame punkti 4.1.1 järelduse 1 abil, et ( [ f ( x ) +g ( x )]dx ) = f ( x ) +g ( x ) . Paremalt poolt tuletist võttes kasutame sama järeldust ja tuletise vastavat omadust:

Matemaatiline analüüs
Matemaailine analüüs I kollokvium III spikker
2
pdf

Matemaailine analüüs I kollokvium III spikker

a)L(f+g)= L(f) + L(g) kui f, g V (aditiivsus) b) L(cf) = cL(f) kui f V ja c R tõestust. (homogeensus). Määramata integraal on lineaarne operaator, st () + ()= () + () ja/või () = c () ( c ). 13). (Määratud integraali lineaarsuse omadus tõestusega). Lause: Määratud integraali 2).(Näidata, et määramata integraal on lineaarne operaator)

Matemaatika analüüs i
Kõrgem matemaatika
156
pdf

Kõrgem matemaatika

. . . . . . . . . . 62 6.3 Funktsiooni kasvamine ja kahanemine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 6.4 Funktsiooni ekstreemumid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 6.5 Funktsiooni kumerus ja nõgusus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 6.6 Funktsiooni graafiku joonestamine * . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 7 Algfunktsioon ja määramata integraal 69 7.1 Sissejuhatus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 7.2 Algfunktsioon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 7.3 Määramata integraal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 7.4 Integraal põhilistest elementaarfunktsioonidest . . . . . . . . . . .

Kõrgem matemaatika




Meedia

Kommentaarid (1)

smayle6 profiilipilt
smayle6: Sain vajaliku info kätte :)
11:32 16-02-2009



Sellel veebilehel kasutatakse küpsiseid. Kasutamist jätkates nõustute küpsiste ja veebilehe üldtingimustega Nõustun