Равномерная непрерывность
Определение 28.7: Функция называется равномерно непрерывной на множестве
, если:
. (в отличие от критерия Коши:
).
Пояснение: Пусть:
. Тогда:
Т.е. функция
не является равномерно непрерывной на множестве
.
Теорема 28.3: Непрерывная на отрезке функция – равномерно непрерывна на нём.
Классы интегрируемых функций
Теорема 28.4: Непрерывная на отрезке функция – интегрируема на нём.
Теорема 28.5: Монотонная на отрезке функция – интегрируема на нём.
Теорема 28.5: Если функция определена и ограничена на отрезке
, и если
можно указать конечное число интервалов, покрывающих все точки разрыва этой функции на
. Причём общая длина этих интервалов меньше
. То
- интегрируема на
.
Замечание: Очевидно, что если - интегрируема на
, а
отличается от
только в конечном числе точек, то
- интегрируема на
и
.
Существование первообразной
Определение 28.9: Пусть - интегрируема на
,
, тогда:
функция
интегрируема на
и функция
называется интегралом с переменным верхним пределом, аналогично функция
- интеграл с переменным нижним пределом.
Теорема 28.6: Если функция - непрерывна на
, то у неё существует на
первообразная, одна из которых равна:
, где
.
Замечание 1: Из дифференцируемости функции следует её непрерывность, т.е.
Замечание 2: Поскольку - одна из первообразных
, то по определению неопределённого интеграла и теореме о разности первообразных:
. Это связь между определённым и неопределённым интегралами
Интегрирование подстановкой
Пусть для вычисления интеграла от непрерывной функции сделана подстановка
.
Теорема. Если 1. Функция и ее производная
непрерывны при
2. множеством значений функции при
является отрезок [a;b]
3. , то
=
.
Док-во: Пусть F(x) есть первообразная для f(x) на отрезке [a;b]. Тогда по формуле Ньютона-Лейбница =
. Т.к.
, то
является первообразной для функции
,
. Поэтому по формуле Ньютона-Лейбница имеем
=
.
Формула замены переменной в определенном интеграле.
1. при вычислении опред. интег-ла методом подстановки возвращаться к старой переменной не требуется;
2. часто вместо подстановки применяют подстановку t=g(x)
3. не следует забывать менять пределы интегрирования при замене переменных.
Интегрирование заменой переменной.
а). Метод подведения под знак дифференциала
Пусть требуется вычислить интеграл . Предположим, что существуют дифференцируемая функция
и функция
такие, что подынтегральное выражение
может быть записано в виде:
.
Тогда: . Т.е. вычисление интеграла
сводится к вычислению интеграла
(который может оказаться проще) и последующей подстановке
.
Пример: Вычислить .
.
Подстановка: .
б). Метод подстановки
Пусть требуется вычислить интеграл , где
. Введём новую переменную формулой:
, где функция
дифференцируема на
и имеет обратную
, т.е. отображение
на
- взаимно-однозначное. Получим:
. Тогда
. Т.е. вычисление интеграла
сводится к вычислению интеграла
(который может оказаться проще) и последующей подстановке
.
Пример: Вычислить .
, откуда:
.
Интегрирование по частям. Пусть - дифференцируемые функции, тогда справедлива формула:
, или короче:
. Эта формула используется в тех случаях, когда подынтегральное выражение
можно так представить в виде
, что интеграл
вычисляется проще исходного.
Пример: Вычислить .
Положим . Тогда
. В качестве
выберем первообразную при
. Получим
. Снова
. Тогда
. Окончательно получим:
.
Замечание 26.5: Иногда при вычислении интеграла методом интегрирования по частям получается зависимость:
. Откуда можно получить выражение для первообразной:
.