Krististudio.ru

Онлайн образование
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Неопределенные интегралы видеоурок

Интегралы для чайников: как решать, правила вычисления, объяснение

Доверь свою работу кандидату наук!

Решение интегралов – задача легкая, но только для избранных. Эта статья для тех, кто хочет научиться понимать интегралы, но не знает о них ничего или почти ничего. Интеграл. Зачем он нужен? Как его вычислять? Что такое определенный и неопределенный интегралы?

Если единственное известное вам применение интеграла – доставать крючком в форме значка интеграла что-то полезное из труднодоступных мест, тогда добро пожаловать! Узнайте, как решать простейшие и другие интегралы и почему без этого никак нельзя обойтись в математике.

Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.

Изучаем понятие « интеграл »

Интегрирование было известно еще в Древнем Египте. Конечно, не в современном виде, но все же. С тех пор математики написали очень много книг по этой теме. Особенно отличились Ньютон и Лейбниц, но суть вещей не изменилась.

Как понять интегралы с нуля? Никак! Для понимания этой темы все равно понадобятся базовые знания основ математического анализа. Сведения о пределах и производных, необходимые и для понимания интегралов, уже есть у нас в блоге.

Неопределенный интеграл

Пусть у нас есть какая-то функция f(x).

Неопределенным интегралом функции f(x) называется такая функция F(x), производная которой равна функции f(x).

Другими словами интеграл – это производная наоборот или первообразная. Кстати, о том, как вычислять производные, читайте в нашей статье.

Первообразная существует для всех непрерывных функций. Также к первообразной часто прибавляют знак константы, так как производные функций, различающихся на константу, совпадают. Процесс нахождения интеграла называется интегрированием.

Простой пример:

Чтобы постоянно не высчитывать первообразные элементарных функций, их удобно свести в таблицу и пользоваться уже готовыми значениями.

Полная таблица интегралов для студентов

Определенный интеграл

Имея дело с понятием интеграла, мы имеем дело с бесконечно малыми величинами. Интеграл поможет вычислить площадь фигуры, массу неоднородного тела, пройденный при неравномерном движении путь и многое другое. Следует помнить, что интеграл – это сумма бесконечно большого количества бесконечно малых слагаемых.

В качестве примера представим себе график какой-нибудь функции.

Как найти площадь фигуры, ограниченной графиком функции? С помощью интеграла! Разобьем криволинейную трапецию, ограниченную осями координат и графиком функции, на бесконечно малые отрезки. Таким образом фигура окажется разделена на тонкие столбики. Сумма площадей столбиков и будет составлять площадь трапеции. Но помните, что такое вычисление даст примерный результат. Однако чем меньше и уже будут отрезки, тем точнее будет вычисление. Если мы уменьшим их до такой степени, что длина будет стремиться к нулю, то сумма площадей отрезков будет стремиться к площади фигуры. Это и есть определенный интеграл, который записывается так:


Точки а и b называются пределами интегрирования.

Бари Алибасов и группа

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Правила вычисления интегралов для чайников

Свойства неопределенного интеграла

Как решить неопределенный интеграл? Здесь мы рассмотрим свойства неопределенного интеграла, которые пригодятся при решении примеров.

  • Производная от интеграла равна подынтегральной функции:

  • Константу можно выносить из-под знака интеграла:

  • Интеграл от суммы равен сумме интегралов. Верно также для разности:

Свойства определенного интеграла

  • Линейность:

  • Знак интеграла изменяется, если поменять местами пределы интегрирования:

  • При любых точках a, b и с:

Как считать определенный интеграл? С помощью формулы Ньютона-Лейбница.

Мы уже выяснили, что определенный интеграл – это предел суммы. Но как получить конкретное значение при решении примера? Для этого существует формула Ньютона-Лейбница:

Примеры решения интегралов

Ниже рассмотрим неопределенный интеграл и примеры с решением. Предлагаем самостоятельно разобраться в тонкостях решения, а если что-то непонятно, задавайте вопросы в комментариях.

Для закрепления материала посмотрите видео о том, как решаются интегралы на практике. Не отчаиваетесь, если интеграл не дается сразу. Обратитесь в профессиональный сервис для студентов, и любой тройной или криволинейный интеграл по замкнутой поверхности станет вам по силам.

Интегралы – что это, как решать, примеры решений и объяснение для чайников

За 4 минуты вы узнаете, что такое интегрирование. Как интеграл связан с производными. Чем отличается определенный интеграл от неопределенного. 5 примеров вычисления интегралов

Почему вы не знаете, как решать интегралы

А для чего нужны интегралы? Попробуйте сами себе ответить на этот вопрос.

Объясняя тему интегралов, учителя перечисляют малополезные школьным умам области применения. Среди них:

  • вычисление площади фигуры.
  • вычисление массы тела с неравномерной плотностью.
  • определение пройденного пути при движении с непостоянной скоростью.
  • и др.

Связать все эти процессы не всегда получается, поэтому многие ученики путаются, даже при наличии всех базовых знаний для понимания интеграла.

Главная причина незнания – отсутствие понимания практической значимости интегралов.

Интеграл – что это?

Предпосылки. Потребность в интегрировании возникла в Древней Греции. В то время Архимед начал применять для нахождения площади окружности методы, похожие по сути на современные интегральные исчисления. Основным подходом для определения площади неровных фигур тогда был «Метод исчерпывания», который достаточно лёгок для понимания.

Читать еще:  5 урок английского с дмитрием петровым

Суть метода. В данную фигуру вписывается монотонная последовательность других фигур, а затем вычисляется предел последовательности их площадей. Этот предел и принимался за площадь данной фигуры.

Метод исчерпывания для определения площади круга

В этом методе легко прослеживается идея интегрального исчисления, которая заключается в нахождении предела бесконечной суммы. В дальнейшем эта идея применялась учёными для решения прикладных задач астронавтики, экономики, механики и др.

Современный интеграл. Классическая теория интегрирования была сформулирована в общем виде Ньютоном и Лейбницем. Она опиралась на существовавшие тогда законы дифференциального исчисления. Для её понимания, необходимо иметь некоторые базовые знания, которые помогут математическим языком описать визуальные и интуитивные представления об интегралах.

Объясняем понятие «Интеграл»

Процесс нахождения производной называется дифференцированием, а нахождение первообразной – интегрированием.

Интеграл математическим языком – это первообразная функции (то, что было до производной) + константа «C».

Интеграл простыми словами – это площадь криволинейной фигуры. Неопределенный интеграл – вся площадь. Определенный интеграл – площадь в заданном участке.

Интеграл записывается так:

Каждая подынтегральная функция умножается на компонент «dx». Он показывает, по какой переменной осуществляется интегрирование. «dx» – это приращение аргумента. Вместо X может быть любой другой аргумент, например t (время).

Неопределённый интеграл

Неопределенный интеграл не имеет границ интегрирования.

Для решения неопределённых интегралов достаточно найти первообразную подынтегральной функции и прибавить к ней «C».

Определённый интеграл

В определенном интеграле на знаке интегрирования пишут ограничения «a» и «b». Они указаны на оси X в графике ниже.

Точки A и B на оси X – есть ограничение зоны определения интеграла

Для вычисления определенного интеграла необходимо найти первообразную, подставить в неё значения «a» и «b» и найти разность. В математике это называется формулой Ньютона-Лейбница:

Таблица интегралов для студентов (основные формулы)

Скачайте формулы интегралов, они вам еще пригодятся

Как вычислять интеграл правильно

Существует несколько простейших операций для преобразования интегралов. Вот основные из них:

Вынесение константы из-под знака интеграла

Разложение интеграла суммы на сумму интегралов

Если поменять местами a и b, знак изменится

Можно разбить интеграл на промежутки следующим образом

Это простейшие свойства, на основе которых потом будут формулироваться более сложные теоремы и методы исчисления.

Примеры вычисления интегралов

Решение неопределенного интеграла

Решение определенного интеграла

Базовые понятия для понимания темы

Чтобы вы поняли суть интегрирования и не закрыли страницу от непонимания, мы объясним ряд базовых понятий. Что такое функция, производная, предел и первообразная.

Функция – правило, по которому все элементы из одного множества соотносятся со всеми элементами из другого.

Производная – функция, описывающая скорость изменения другой функции в каждой конкретной точке. Если говорить строгим языком, – это предел отношения приращения функции к приращению аргумента. Он вычисляется вручную, но проще использовать таблицу производных, в которой собрано большинство стандартных функций.

Приращение – количественное изменение функции при некотором изменении аргумента.

Предел – величина, к которой стремиться значение функции, при стремлении аргумента к определённому значению.

Пример предела: допустим при X равном 1, Y будет равно 2. Но что, если X не равен 1, а стремится к 1, то есть никогда её не достигает? В этом случае y никогда не достигнет 2, а будет только стремиться к этой величине. На математическом языке это записывается так: limY(X), при X –> 1 = 2. Читается: предел функции Y(X), при x стремящемся к 1, равен 2.

Как уже было сказано, производная – это функция, описывающая другую функцию. Изначальная функция может быть производной для какой-либо другой функции. Эта другая функция называется первообразной.

Заключение

Найти интегралы не трудно. Если вы не поняли, как это делать, прочитайте статью еще раз. Со второго раза становится понятнее. Запомните! Решение интегралов сводится к простым преобразованиям подынтегральной функции и поиска её в таблице интегралов.

Если текстовое объяснение вам не заходит, посмотрите видео о смысле интеграла и производной:

Интегралы для чайников: как решать, правила вычисления, объяснение

Доверь свою работу кандидату наук!

Решение интегралов – задача легкая, но только для избранных. Эта статья для тех, кто хочет научиться понимать интегралы, но не знает о них ничего или почти ничего. Интеграл. Зачем он нужен? Как его вычислять? Что такое определенный и неопределенный интегралы?

Если единственное известное вам применение интеграла – доставать крючком в форме значка интеграла что-то полезное из труднодоступных мест, тогда добро пожаловать! Узнайте, как решать простейшие и другие интегралы и почему без этого никак нельзя обойтись в математике.

Читать еще:  Mastercam 2020 уроки

Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.

Изучаем понятие « интеграл »

Интегрирование было известно еще в Древнем Египте. Конечно, не в современном виде, но все же. С тех пор математики написали очень много книг по этой теме. Особенно отличились Ньютон и Лейбниц, но суть вещей не изменилась.

Как понять интегралы с нуля? Никак! Для понимания этой темы все равно понадобятся базовые знания основ математического анализа. Сведения о пределах и производных, необходимые и для понимания интегралов, уже есть у нас в блоге.

Неопределенный интеграл

Пусть у нас есть какая-то функция f(x).

Неопределенным интегралом функции f(x) называется такая функция F(x), производная которой равна функции f(x).

Другими словами интеграл – это производная наоборот или первообразная. Кстати, о том, как вычислять производные, читайте в нашей статье.

Первообразная существует для всех непрерывных функций. Также к первообразной часто прибавляют знак константы, так как производные функций, различающихся на константу, совпадают. Процесс нахождения интеграла называется интегрированием.

Простой пример:

Чтобы постоянно не высчитывать первообразные элементарных функций, их удобно свести в таблицу и пользоваться уже готовыми значениями.

Полная таблица интегралов для студентов

Определенный интеграл

Имея дело с понятием интеграла, мы имеем дело с бесконечно малыми величинами. Интеграл поможет вычислить площадь фигуры, массу неоднородного тела, пройденный при неравномерном движении путь и многое другое. Следует помнить, что интеграл – это сумма бесконечно большого количества бесконечно малых слагаемых.

В качестве примера представим себе график какой-нибудь функции.

Как найти площадь фигуры, ограниченной графиком функции? С помощью интеграла! Разобьем криволинейную трапецию, ограниченную осями координат и графиком функции, на бесконечно малые отрезки. Таким образом фигура окажется разделена на тонкие столбики. Сумма площадей столбиков и будет составлять площадь трапеции. Но помните, что такое вычисление даст примерный результат. Однако чем меньше и уже будут отрезки, тем точнее будет вычисление. Если мы уменьшим их до такой степени, что длина будет стремиться к нулю, то сумма площадей отрезков будет стремиться к площади фигуры. Это и есть определенный интеграл, который записывается так:


Точки а и b называются пределами интегрирования.

Бари Алибасов и группа

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Правила вычисления интегралов для чайников

Свойства неопределенного интеграла

Как решить неопределенный интеграл? Здесь мы рассмотрим свойства неопределенного интеграла, которые пригодятся при решении примеров.

  • Производная от интеграла равна подынтегральной функции:

  • Константу можно выносить из-под знака интеграла:

  • Интеграл от суммы равен сумме интегралов. Верно также для разности:

Свойства определенного интеграла

  • Линейность:

  • Знак интеграла изменяется, если поменять местами пределы интегрирования:

  • При любых точках a, b и с:

Как считать определенный интеграл? С помощью формулы Ньютона-Лейбница.

Мы уже выяснили, что определенный интеграл – это предел суммы. Но как получить конкретное значение при решении примера? Для этого существует формула Ньютона-Лейбница:

Примеры решения интегралов

Ниже рассмотрим неопределенный интеграл и примеры с решением. Предлагаем самостоятельно разобраться в тонкостях решения, а если что-то непонятно, задавайте вопросы в комментариях.

Для закрепления материала посмотрите видео о том, как решаются интегралы на практике. Не отчаиваетесь, если интеграл не дается сразу. Обратитесь в профессиональный сервис для студентов, и любой тройной или криволинейный интеграл по замкнутой поверхности станет вам по силам.

Урок «Неопределённый интеграл»

Краткое описание документа:

Вспомним правила вычисления первообразной функции.

ПРАВИЛО 1:

Первообразная суммы равна сумме первообразных.

ПРАВИЛО 2:

Постоянный множитель выносится за знак первообразной.

ПРАВИЛО 3:

Если игрек, равное эф большое от икс, — первообразная для функции эф малое от икс, то первообразной для функции игрек равно эф малое от ка икс плюс эм является функция игрек, равная один, делённое на ка, умноженное на эф большое от ка икс плюс эм.

Если (игрек равно эф большое от икс) — первообразная для функции (игрек равно эф малое от икс) на промежутке Х (икс большое), то у функции (игрек равно эф малое от икс) бесконечно много первообразных и все они имеют вид (игрек равен эф большое от икс плюс це).

1.Пусть (игрек равен эф от икс большое) — первообразная для функции (игрек равен эф малое от икс) на промежутке Х (икс большое).

Значит, для всех х принадлежащих Х (икс большое) выполнено равенство: (производная от эф большое равна эф малая).

Найдём производную любой функции вида (игрек равен эф большое от икс плюс це):

Известно, что производная суммы равна сумме производных, поэтому мы можем отдельно найти производную от эф большое и це.

Производная от первообразной эф большое – есть сама функция эф малое, производная от постоянной це равна нулю, тогда мы получим, что производная любой функции вида есть сама функция эф малая.

Читать еще:  Уроки для программистов с нуля

Значит, функция игрек равен эф большое от икс плюс це является первообразной для функции игрек равен эф малое от икс.

Таким образом, мы доказали, что если у функции игрек равен эф малое от икс существует первообразная игрек равен эф от икс большое, то у функции игрек равен эф малое от икс бесконечное множество первообразных вида игрек равен эф большое от икс плюс це.

2.Теперь докажем, что таким видом функции исчерпывается всё множество первообразных.

Пусть (игрек равен эф один от икс) и (игрек равен эф два от икс) — две первообразные для функции (игрек равен эф малое от икс) на промежутке Х (икс большое).

Значит, для всех икс малое из промежутка икс большое выполнены соотношения:

,(производные функций эф большое от икс и эф большое один от икс равны самой функции эф малое).

Рассмотрим функцию (игрек равен эф большое один от икс минус эф большое от икс) и найдём её производную:

Применяя правило нахождения суммы производных, разбиваем функцию на два слагаемых и находим производную от эф один большое от икс и от эф большое от икс.

Так как ,(производные функций эф большое от икс и эф большое один от икс равны самой функции эф малое), то разность этих производных равна нулю.

Известно, что если производная функции на промежутке Х (икс большое) тождественно равна нулю, то функция постоянна на данном промежутке Х (икс большое).

Мы получили, что (разность функций эф большое один от икс и эф большое от икс постоянна), то есть (эф большое один от икс равно эф большое от икс плюс це).

Определение: если функция (игрек равно эф малое от икс) имеет на промежутке Х (икс большое) первообразную(игрек равно эф большое от икс), то множество функций вида (игрек равен эф большое от икс плюс це), называют неопределённым интегралом от функции (игрек равно эф малое от икс) и обозначают (неопределённый интеграл эф от икс дэ икс).

Составим таблицу неопределённых интегралов, для этого воспользуемся табличными значениями первообразной.

С(це) — константа, т.е. постоянная.

1.Неопределённый интеграл от дэ икс равен икс плюс це.

2. Неопределённый интеграл от икс в степени эн дэ икс равен икс в степени эн плюс один, делённое на эн плюс один, и плюс це, где эн принадлежит множеству натуральных чисел.

3. Неопределённый интеграл от дэ икс, делённое на икс в квадрате, равен минус один, делённое на икс плюс це.

4. Неопределённый интеграл от дэ икс, делённое на корень квадратный из икс, равен два корень из икс плюс це.

5. Неопределённый интеграл от синус икс дэ икс равен минус косинус икс плюс це.

6. Неопределённый интеграл от косинус икс дэ икс равен синус икс плюс це.

7. Неопределённый интеграл от дэ икс, делённое на синус в квадрате икс, равен минус котангенс икс плюс це.

8. Неопределённый интеграл от дэ икс, делённое на косинус в квадрате икс, равен тангенс икс плюс це.

Рассмотрим правила интегрирования.

ПРАВИЛО 1:

Интеграл от суммы функций равен сумме интегралов.

ПРАВИЛО 2:

Постоянный множитель можно вынести за знак интеграла.

ПРАВИЛО 3:

Неопределённый интеграл от сложной функции равен первообразной этой функции, делённой на постоянный множитель, при икс и плюс це.

Вычислим неопределённый интеграл функции, применяя полученные знания.

ЗАДАНИЕ 1:

Найти неопределённый интеграл от три, делённое на корень квадратный из икс, минус пять, делённое на икс в квадрате, дэ икс.

Решение:

Разобьем интеграл разности на разность двух интегралов, затем вынесем постоянные множители три и пять за знак интеграла.

Мы получили табличные интегралы:

Неопределённый интеграл от дэ икс делённое на корень квадратный из икс равен два корень из икс плюс це.

Неопределённый интеграл от дэ икс делённое на икс в квадрате равен минус один делённое на икс плюс це.

Перемножая три и два корня из икс, минус пять и минус один делённое на икс, в результате получим: шесть корней из икс плюс пять делённое на икс плюс це.

Задание 2:

Найти неопределённый интеграл

от дэ икс, деленное на косинус в квадрате три икс минус пи на три.

Решение:

Воспользуемся третьим правилом интегрирования Правило 3:

Неопределённый интеграл от сложной функции равен первообразной этой функции, делённой на постоянный множитель при икс и плюс це., а так же табличным интегралом: неопределённый интеграл от дэ икс, делённое на косинус в квадрате икс, равен тангенс икс плюс це.

Одна третья тангенс три икс минус пи на три плюс цэ.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector