Zadania matematyka.doc

(412 KB) Pobierz
Kolokwium z Repetytorium z matematyki dla Ir

Zestaw 9

Całka oznaczona, pole obszaru, całka niewłaściwa

 

 

Całka oznaczona

Jeżeli    jest funkcją pierwotną funkcji ciągłej  R  , to całką oznaczoną funkcji    w przedziale    nazywamy

.

Wyrażenie występujące po prawej stronie wzoru zapisujemy  .

Wartość całki oznaczonej nie zależy od wyboru funkcji pierwotnej.

 

 

 

 

Przykład 1. Obliczyć całki oznaczone:

 

a)  

 

Funkcja  R  określona wzorem    jest ciągła. Wyznaczmy całkę nieoznaczoną    . Wtedy funkcja    jest funkcją pierwotną    . Zatem

.

 

 

 

b)  

 

Funkcja  R  określona wzorem    jest ciągła. Wyznaczmy całkę nieoznaczoną    . Wtedy funkcja    jest funkcją pierwotną    . Zatem

.

 

 

c)  

 

Funkcja  R  określona wzorem    jest ciągła. Przyjmując    i    zauważamy, że  . Zatem stosując wzór na całkowanie przez podstawianie, wyznaczmy całkę nieoznaczoną    . Wtedy funkcja    jest funkcją pierwotną    . Stąd

.

 

 

d)  

 

Funkcja  R  określona wzorem    jest ciągła. Zauważmy, że  , gdzie    i  . Wted  i  . Stosując wzór na całkowanie przez części, wyznaczmy całkę nieoznaczoną 

  . Wtedy funkcja    jest funkcją pierwotną    . Zatem

.

 

 

 

 

Pole obszaru

Jeżeli    dla  , to całka oznaczona    jest równa polu obszaru ograniczonego wykresem funkcji    i prostymi  ,   oraz  (czyli osią OX).

Jeżeli    dla  , to całka oznaczona    jest równa polu obszaru ograniczonego wykresami funkcji    i    oraz prostymi  , .

 

 

 

 

Przykład 2. Policzyć pole obszaru ograniczonego krzywymi o równaniach:

 

a)   , , , .

 

Niech  R  będzie określona wzorem  . Jeżeli  , to  , więc  , czyli  . zatem pole obszaru jest równe

.

 

 

b)   , .

 

Określmy funkcje    i    wzorami  , , R . Rozwiązując równanie    znajdujemy punkty przecięcia wykresów funkcji i :

.

Ponadto, jeżeli  , to  . Zatem pole obszaru zawartego między wykresami funkcji  i   jest równe

.

 

 

 

 

Wartość średnia funkcji w przedziale

Jeżeli funkcja  R  jest ciągła, to istnieje takie  , że

.

Wartość  nazywamy średnią wartością funkcji    w przedziale  .

 

 

 

 

Przykład 3. Obliczyć średnią wartość funkcji   w podanym przedziale :

 

a)   ; .

 

Mamy  ,   oraz

.

Ponieważ  , to średnia wartość funkcji    w przedziale    jest równa

.

 

 

b)   , .

 

Mamy  ,   oraz

.

Ponieważ  , to średnia wartość funkcji    w przedziale    jest równa

.

 

 

 

 

Całka niewłaściwa

Niech  R , gdzie  R  lub  . Jeżeli dla każdego    istnieje całka oznaczona  oraz istnieje skończona granica

,

to    nazywamy całką niewłaściwą funkcji    i oznaczamy 

.

Mówimy też, że całka niewłaściwa jest zbieżna. Jeżeli granica    nie istnieje lub jest nieskończona, to mówimy, że całka niewłaściwa jest rozbieżna.

Podobnie w przypadku   R , gdzie  R  lub  .

 

 

 

 

Przykład 4. Obliczyć całki niewłaściwe:

 

a)  

 

Funkcja  R  określona wzorem    jest ciągła, więc dla każdego    całka oznaczona    istnieje. Zatem

.

 

 

b)  

 

.

Całka jest rozbieżna.

 

 

c)  

 

.

 

 

d)  

 

 

.

Całka jest rozbieżna.

 

 

 

 

Zadania do samodzielnego rozwiązywania

 

Zadanie 1. Obliczyć całki oznaczone:

 

a) 

e) 

i) 

b) 

f) 

j) 

c) 

g) 

k) 

d) 

h) 

l) 

 

 

 

 

Zadanie 2. Obliczyć pole obszaru ograniczonego krzywymi o równaniach:

 

a) 

g) 

b) 

h) 

c) 

i) 

d) 

j) 

e) 

k) 

f)

l) 

 

 

 

 

Zadanie 3. Obliczyć średnią wartość funkcji na podanym przedziale:

 

a) 

c) 

b) 

d) 

 

 

 

 

Zadanie 4. Obliczyć całki niewłaściwe:

 

a) 

d) 

g) 

b) 

e) 

...
Zgłoś jeśli naruszono regulamin