next up previous
Next: Egyszerű feladatok Up: Alapfogalmak Previous: Alapfogalmak

A határozott integrál fogalma és főbb tulajdonságai

Legyen adott az y=f(x) függvény, amely egy [a,b] zárt intervallumban mindenütt értelmezett. Az y=f(x) függvény a-tól b-ig vett határozott integráljának az alábbi számot nevezzük: [_a^bf(x),dx=_x_i0n_i=1^nf(_i)x_i,,] ahol tex2html_wrap_inline143 az [a,b] zárt intervallumon i-edik részintervallumának hossza, tex2html_wrap_inline149 az i-edik részintervallum tetszőleges pontjához tartozó függvényérték. A tex2html_wrap_inline153 szimbólum azt jelenti, hogy az összeg határértékét kell képeznünk abban az esetben, amikor az intervallum osztópontjainak a számát úgy növeljük, hogy mindegyik részintervallum hossza nullához tart; ehelyett használjuk a tex2html_wrap_inline155 jelölést is.

Ha a felírt határérték létezik, akkor az y=f(x) függvény az a-tól b-ig terjedő zárt intervallumban integrálható.

A határozott integrál a határozatlan integrál ismeretében könnyen kiszámitható, ugyanis a Newton-Leibniz-féle formula: [_a^bf(x),dx=F(b)-F(a)=[F(x)]_a^b, ,] ahol F(x) az f(x) függvény bármely primitív függvénye, más szóval határozatlan integrálja, és tex2html_wrap_inline167 azt jelöli, hogy a szögletes zárójelben álló függvénynek b helyen vett helyettesítési értékéből ki kell vonni az a helyen vett helyettesítési értékét.

A határozott integrál kiszámítása tehát a következő két részfeladatból áll:

1. Az integrandus valamely primitív megkeresése.

2. A felső és alsó határ helyettesítési értéke különbségének képzése.

A határozott integrál néhány tulajdonsága.

a)[_a^bf(x),dx=-_b^af(x),dx] tehát a határok felcserélése esetén ahatározott integrál előjelet vált.

b)[_a^bf(x),dx=_a^cf(x),dx+_c^bf(x),dx] tehát ha az f(x) függvény az [a,b] intervallumban integrálható, és a c pont az [a,b] intervallum belső pontja, akkor az a-tól c-ig, valamint c-től b-ig számított integrálok összege az a-tól b-ig vett határozott integrállal egyenlő. Amennyiben a c pont az [a,b] intervallumon kívül fekvő pont, és az a-tól c-ig, valamint c-től b-ig számított integrálok léteznek, akkor erre az esetre is érvényes az előbbi szabály.

c) Ha egy f(x) függvény az [a,b] intervallumon (ahol a<b) nemnegatív, akkor [_a^bf(x),dx0 .]

A felső határra vonatkozó tétel:

Ha a határozott integrál felső határa nem álandó, hanem változó, akkor a határozott integrál a felső határ függvénye. Az integrációs változót t-vel, a felső határt x-szel jelölve, [G(x)=_a^xf(t),dt=F(x)-F(a) .]

Ha az f(x) függvény integrálható az [a,b] intervallumban, és tex2html_wrap_inline219, akkor G(x) ebben az intervallumban folytonos.

Ha az f(t) függvény folytonos valamely t=x pontban, akkor G(x) deriválható ebben a pontban, és G'(x)=f(x).

Egy fontos egyenlőtlenség:

Ha az f(x) függvény az [a,b] intervallumban korlátos, vagyis tex2html_wrap_inline235 és integrálható, akkor [m(b-a)_a^bf(x),dxM(b-a) .]

A határozott integrál kiszámításakor alkalmazható tételek:

a)[_a^bcf(x),dx=c_b^af(x),dx ,]

vagyis a konstans szorzó az integráljel elé kiemelhető;

b)[_a^b[f(x)g(x)],dx=_a^bf(x),dx _a^bg(x),dx ,] vagyis összegfüggvény tagonként integrálható.

Mivel a határozott integrál kiszámításakor először az integrandus primitív függvényét kell meghatároznunk, ezért minden olyan tétel (szabály, módszer)

alkalmazható, amelyet a határozatlan integrál kiszámolásához használhatunk.


next up previous
Next: Egyszerű feladatok Up: Alapfogalmak Previous: Alapfogalmak

Fodor Agota
Fri Jan 30 13:00:43 MET 1998