Pamoka ir pristatymas tema: "Antiderivatinė funkcija. Funkcijos grafikas"
Papildomos medžiagos
Mieli vartotojai, nepamirškite palikti savo komentarų, atsiliepimų, pageidavimų! Visa medžiaga buvo patikrinta antivirusine programa.
Mokymo priemonės ir simuliatoriai Integral internetinėje parduotuvėje 11 klasei
Algebriniai parametrų uždaviniai, 9–11 kl
„Interaktyvios užduotys apie kūrimą erdvėje 10 ir 11 klasėms“
Antiderivatinė funkcija. Įvadas
Vaikinai, jūs žinote, kaip rasti funkcijų išvestinius naudojant įvairios formulės ir taisykles. Šiandien mes išnagrinėsime atvirkštinę išvestinės apskaičiavimo operaciją. Išvestinės sąvoka dažnai vartojama tikras gyvenimas. Leiskite jums priminti: išvestinė yra funkcijos kitimo greitis tam tikrame taške. Procesai, susiję su judėjimu ir greičiu, yra gerai aprašyti šiais terminais.Pažvelkime į šią problemą: „Tiesia linija judančio objekto greitis apibūdinamas formule $V=gt$. Jis reikalingas judėjimo dėsniui atkurti.
Sprendimas.
Gerai žinome formulę: $S"=v(t)$, kur S yra judėjimo dėsnis.
Mūsų užduotis yra surasti funkciją $S=S(t)$, kurios išvestinė yra lygi $gt$. Atidžiai pažiūrėję galite atspėti, kad $S(t)=\frac(g*t^2)(2)$.
Patikrinkime šios problemos sprendimo teisingumą: $S"(t)=(\frac(g*t^2)(2))"=\frac(g)(2)*2t=g*t$.
Žinodami funkcijos išvestinę, radome pačią funkciją, tai yra, atlikome atvirkštinę operaciją.
Tačiau verta atkreipti dėmesį į šią akimirką. Mūsų uždavinio sprendimas reikalauja paaiškinimo, jei prie rastos funkcijos pridėsime bet kurį skaičių (konstantą), tada išvestinės reikšmė nepasikeis: $S(t)=\frac(g*t^2)(2)+; c,c=const$.
$S"(t)=(\frac(g*t^2)(2))"+c"=g*t+0=g*t$.
Vaikinai, atkreipkite dėmesį: mūsų problema turi begalę sprendimų!
Jei problema nenurodo pradinės ar kitos sąlygos, nepamirškite prie sprendimo pridėti konstantos. Pavyzdžiui, mūsų užduotis gali nurodyti mūsų kūno padėtį pačioje judesio pradžioje. Tada nesunku apskaičiuoti konstantą, į gautą lygtį pakeitus nulį, gauname konstantos reikšmę.
Kaip vadinasi ši operacija?
Atvirkštinė diferenciacijos operacija vadinama integracija.
Funkcijos radimas iš duotosios išvestinės – integracija.
Pati funkcija bus vadinama antiderivative, tai yra vaizdas, iš kurio buvo gauta funkcijos išvestinė.
Įprasta antidarinį rašyti didžiąja raide $y=F"(x)=f(x)$.
Apibrėžimas. Funkcija $y=F(x)$ vadinama funkcijos $у=f(x)$ antiišvestine intervale X, jei bet kuriai $хϵХ$ galioja lygybė $F'(x)=f(x)$ .
Padarykime įvairių funkcijų antidarinių lentelę. Jis turėtų būti atspausdintas kaip priminimas ir įsimintinas.
Mūsų lentelėje nebuvo nurodytos pradinės sąlygos. Tai reiškia, kad prie kiekvienos išraiškos dešinėje lentelės pusėje reikia pridėti konstantą. Šią taisyklę paaiškinsime vėliau.
Antidarinių radimo taisyklės
Užsirašykime keletą taisyklių, kurios padės mums rasti antidarinius. Jie visi panašūs į diferenciacijos taisykles.1 taisyklė. Sumos antidarinė lygi antidarinių sumai. $F(x+y)=F(x)+F(y)$.
Pavyzdys.
Raskite funkcijos $y=4x^3+cos(x)$ antidarinį.
Sprendimas.
Sumos antiderivatinė yra lygi antidarinių sumai, tada turime rasti kiekvienos pateiktos funkcijos antidarinį.
$f(x)=4x^3$ => $F(x)=x^4$.
$f(x)=cos(x)$ => $F(x)=sin(x)$.
Tada pradinės funkcijos antidarinė bus: $y=x^4+sin(x)$ arba bet kuri formos $y=x^4+sin(x)+C$ funkcija.
2 taisyklė. Jei $F(x)$ yra $f(x)$ antidarinė, tai $k*F(x)$ yra funkcijos $k*f(x)$ antidarinė.(Koeficientą nesunkiai galime paimti kaip funkciją).
Pavyzdys.
Raskite funkcijų antidarinius:
a) $y=8sin(x)$.
b) $y=-\frac(2)(3)cos(x)$.
c) $y=(3x)^2+4x+5$.
Sprendimas.
a) $sin(x)$ antidarinys yra atėmus $cos(x)$. Tada pradinės funkcijos antiderivatinė bus tokia: $y=-8cos(x)$.
B) $cos(x)$ antidarinys yra $sin(x)$. Tada pradinės funkcijos antiderivatinė bus tokia: $y=-\frac(2)(3)sin(x)$.
C) $x^2$ antidarinys yra $\frac(x^3)(3)$. X antidarinys yra $\frac(x^2)(2)$. 1 antidarinys yra x. Tada pradinės funkcijos antidarinė bus tokia: $y=3*\frac(x^3)(3)+4*\frac(x^2)(2)+5*x=x^3+2x ^2+5x$ .
3 taisyklė. Jei $у=F(x)$ yra funkcijos $y=f(x)$ priešišvestinė, tai funkcijos $y=f(kx+m)$ antidarinė yra funkcija $y=\frac(1 )(k)* F(kx+m)$.
Pavyzdys.
Raskite šių funkcijų antidarinius:
a) $y=cos(7x)$.
b) $y=sin(\frac(x)(2))$.
c) $y=(-2x+3)^3$.
d) $y=e^(\frac(2x+1)(5))$.
Sprendimas.
a) $cos(x)$ antidarinys yra $sin(x)$. Tada funkcijos $y=cos(7x)$ antidarinė bus funkcija $y=\frac(1)(7)*sin(7x)=\frac(sin(7x))(7)$.
B) $sin(x)$ antidarinys yra atėmus $cos(x)$. Tada funkcijos $y=sin(\frac(x)(2))$ antidarinė bus funkcija $y=-\frac(1)(\frac(1)(2))cos(\frac(x) )(2) )=-2cos(\frac(x)(2))$.
C) $x^3$ antidarinys yra $\frac(x^4)(4)$, tada pradinės funkcijos $y=-\frac(1)(2)*\frac(((-) 2x+3) )^4)(4)=-\frac(((-2x+3))^4)(8)$.
D) Šiek tiek supaprastinkite išraišką iki laipsnio $\frac(2x+1)(5)=\frac(2)(5)x+\frac(1)(5)$.
Eksponentinės funkcijos antiderivatinė yra pati eksponentinė funkcija. Pradinės funkcijos antidarinė bus $y=\frac(1)(\frac(2)(5))e^(\frac(2)(5)x+\frac(1)(5))=\frac (5)(2)*e^(\frac(2x+1)(5))$.
Teorema. Jei $y=F(x)$ yra funkcijos $y=f(x)$ intervalo X antidarinė, tai funkcija $y=f(x)$ turi be galo daug antidarinių, ir visos jos turi forma $y=F( x)+С$.
Jei visuose aukščiau aptartuose pavyzdžiuose reikėjo rasti visų antidarinių rinkinį, tada visur reikia pridėti konstantą C.
Funkcijai $y=cos(7x)$ visi antidariniai turi tokią formą: $y=\frac(sin(7x))(7)+C$.
Funkcijos $y=(-2x+3)^3$ visi antidariniai turi tokią formą: $y=-\frac(((-2x+3))^4)(8)+C$.
Pavyzdys.
Atsižvelgiant į kūno greičio kitimo laikui bėgant dėsnį $v=-3sin(4t)$, raskite judėjimo dėsnį $S=S(t)$, jei pradiniu laiko momentu kūno koordinatė buvo lygi 1.75.
Sprendimas.
Kadangi $v=S’(t)$, turime rasti tam tikro greičio antidarinį.
$S=-3*\frac(1)(4)(-cos(4t))+C=\frac(3)(4)cos(4t)+C$.
Šioje užduotyje pateikiama papildoma sąlyga – pradinis laiko momentas. Tai reiškia, kad $t=0$.
$S(0)=\frac(3)(4)cos(4*0)+C=\frac(7)(4)$.
$\frac(3)(4)cos(0)+C=\frac(7)(4)$.
$\frac(3)(4)*1+C=\frac(7)(4)$.
$C=1$.
Tada judėjimo dėsnis aprašomas formule: $S=\frac(3)(4)cos(4t)+1$.
Problemos, kurias reikia spręsti savarankiškai
1. Raskite funkcijų antidarinius:a) $y=-10sin(x)$.
b) $y=\frac(5)(6)cos(x)$.
c) $y=(4x)^5+(3x)^2+5x$.
2. Raskite šių funkcijų antidarinius:
a) $y=cos(\frac(3)(4)x)$.
b) $y=sin(8x)$.
c) $y=((7x+4))^4$.
d) $y=e^(\frac(3x+1)(6))$.
3. Pagal pateiktą kūno greičio kitimo laike $v=4cos(6t)$ dėsnį raskite judėjimo dėsnį $S=S(t)$, jei pradiniu laiko momentu kūnas turėjo koordinatė lygi 2.
Antiderivatinė funkcija ir neapibrėžtas integralas
Faktas 1. Integravimas yra atvirkštinis diferenciacijos veiksmas, būtent funkcijos atkūrimas iš žinomos šios funkcijos išvestinės. Taip atkurta funkcija F(x) vadinamas antidarinis už funkciją f(x).
Apibrėžimas 1. Funkcija F(x f(x) tam tikru intervalu X, jei visoms vertybėms x nuo šio intervalo galioja lygybė F "(x)=f(x), tai yra ši funkcija f(x) yra antidarinės funkcijos išvestinė F(x). .
Pavyzdžiui, funkcija F(x) = nuodėmė x yra funkcijos antidarinys f(x) = cos x visoje skaičių eilutėje, nes bet kuriai x reikšmei (nuodėmė x)" = (cos x) .
Apibrėžimas 2. Neapibrėžtas funkcijos integralas f(x) yra visų jo antidarinių rinkinys. Šiuo atveju naudojamas žymėjimas
∫
f(x)dx
,kur yra ženklas ∫ vadinama integralo ženklu, funkcija f(x) – integrando funkcija ir f(x)dx – integrandinė išraiška.
Taigi, jei F(x) – kai kurie antidariniai skirti f(x), Tai
∫
f(x)dx = F(x) +C
Kur C - savavališka konstanta (konstanta).
Norint suprasti funkcijos antidarinių aibės, kaip neapibrėžto integralo, reikšmę, tinka tokia analogija. Tebūnie durys (tradicinės medinės durys). Jo funkcija yra „būti durimis“. Iš ko padarytos durys? Pagaminta iš medžio. Tai reiškia, kad funkcijos „būti durimis“, tai yra jos neapibrėžto integralo, integrando antidarinių aibė yra funkcija „būti medžiu + C“, kur C yra konstanta, kuri šiame kontekste gali žymi, pavyzdžiui, medžio tipą. Kaip durys yra pagamintos iš medžio naudojant kai kuriuos įrankius, funkcijos išvestinė yra „pagaminta“ iš antidarinės funkcijos naudojant formules, kurias išmokome studijuodami išvestinę .
Tada įprastų objektų ir juos atitinkančių antidarinių ("būti durimis" - "būti medžiu", "būti šaukštu" - "būti metalu" ir kt.) funkcijų lentelė yra panaši į pagrindinių lentelę. neapibrėžtieji integralai, kurie bus pateikti toliau. Neapibrėžtų integralų lentelėje pateikiamos bendros funkcijos, nurodant antidarinius, iš kurių šios funkcijos yra „pagamintos“. Dalyje neapibrėžtinio integralo paieškos problemų pateikiami integrandai, kuriuos galima integruoti tiesiogiai be didelių pastangų, tai yra, naudojant neapibrėžtų integralų lentelę. Sudėtingesnėse problemose pirmiausia reikia transformuoti integrandą, kad būtų galima naudoti lentelės integralus.
2 faktas. Atkurdami funkciją kaip antidarinį, turime atsižvelgti į savavališką konstantą (konstantą) C, o kad nerašytum antidarinių sąrašo su įvairiomis konstantomis nuo 1 iki begalybės, reikia parašyti antidarinių rinkinį su savavališka konstanta C, pavyzdžiui, taip: 5 x³+C. Taigi, savavališka konstanta (konstanta) įtraukiama į antidarinės išraišką, nes antidarinys gali būti funkcija, pavyzdžiui, 5 x³+4 arba 5 x³+3, o kai diferencijuota, 4 arba 3 arba bet kuri kita konstanta tampa nuliu.
Iškelkime integravimo problemą: šiai funkcijai f(x) rasti tokią funkciją F(x), kurio vedinys lygus f(x).
1 pavyzdys. Raskite funkcijos antidarinių aibę
Sprendimas. Šiai funkcijai antidarinys yra funkcija
Funkcija F(x) vadinamas funkcijos antidariniu f(x), jei išvestinė F(x) yra lygus f(x), arba, kas yra tas pats, diferencialas F(x) yra lygus f(x) dx, t.y.
(2)
Todėl funkcija yra funkcijos antidarinys. Tačiau tai nėra vienintelis antiderivatinis preparatas, skirtas . Jie taip pat atlieka funkcijas
Kur SU– savavališka konstanta. Tai galima patikrinti diferencijuojant.
Taigi, jei funkcijai yra vienas antidarinys, tai jai yra begalinis skaičius antidarinių, kurie skiriasi pastoviu nariu. Visi funkcijos antidariniai parašyti aukščiau pateikta forma. Tai išplaukia iš šios teoremos.
Teorema (2 formalus fakto konstatavimas). Jeigu F(x) – funkcijos antidarinys f(x) tam tikru intervalu X, tada bet koks kitas antidarinis skirtas f(x) tame pačiame intervale gali būti pavaizduotas formoje F(x) + C, Kur SU– savavališka konstanta.
Kitame pavyzdyje kreipiamės į integralų lentelę, kuri bus pateikta 3 pastraipoje po neapibrėžto integralo savybių. Tai darome prieš skaitydami visą lentelę, kad būtų aiški to, kas išdėstyta pirmiau, esmė. O po lentelės ir ypatybių integravimo metu naudosime jas visas.
2 pavyzdys. Raskite antiderivatinių funkcijų rinkinius:
Sprendimas. Randame antiderivatinių funkcijų rinkinius, iš kurių šios funkcijos „pagamintos“. Minėdami formules iš integralų lentelės, kol kas tiesiog sutikite, kad ten yra tokios formulės, o pačią neapibrėžtinių integralų lentelę panagrinėsime šiek tiek toliau.
1) Taikant formulę (7) iš integralų lentelės n= 3, gauname
2) Naudojant (10) formulę iš integralų lentelės n= 1/3, mes turime
3) Nuo tada
tada pagal (7) formulę su n= -1/4 randame
Po integraliu ženklu parašyta ne pati funkcija. f, o jo produktas pagal diferencialą dx. Tai pirmiausia daroma siekiant nurodyti, pagal kurį kintamąjį ieškoma antidarinio. Pavyzdžiui,
,
;
čia abiem atvejais integrandas lygus , bet jo neapibrėžtieji integralai nagrinėjamais atvejais pasirodo skirtingi. Pirmuoju atveju ši funkcija laikoma kintamojo funkcija x, o antrajame - kaip funkcija z .
Funkcijos neapibrėžto integralo radimo procesas vadinamas tos funkcijos integravimu.
Neapibrėžtinio integralo geometrinė reikšmė
Tarkime, kad turime rasti kreivę y=F(x) ir mes jau žinome, kad liestinės kampo liestinė kiekviename jos taške yra duotoji funkcija f(x)šio taško abscisė.
Pagal geometrine prasme išvestinė, liestinės kampo liestinė tam tikrame kreivės taške y=F(x) lygi vertei išvestinė F"(x). Taigi turime rasti tokią funkciją F(x), kuriam F"(x)=f(x). Užduotyje reikalinga funkcija F(x) yra antidarinys f(x). Problemos sąlygas tenkina ne viena kreivė, o kreivių šeima. y=F(x)- viena iš šių kreivių ir bet kuri kita kreivė gali būti gaunama iš jos lygiagrečiai perkeliant išilgai ašies Oy.
Pavadinkime antidarinės funkcijos grafiku f(x) integralinė kreivė. Jeigu F"(x)=f(x), tada funkcijos grafikas y=F(x) yra integralinė kreivė.
3 faktas. Neapibrėžtas integralas geometriškai pavaizduotas visų integralų kreivių šeima , kaip žemiau esančiame paveikslėlyje. Kiekvienos kreivės atstumas nuo koordinačių pradžios nustatomas pagal savavališką integravimo konstantą C.
Neapibrėžtinio integralo savybės
4 faktas. 1 teorema. Neapibrėžtinio integralo išvestinė lygi integrandui, o diferencialas – integrandui.
5 faktas. 2 teorema. Funkcijos diferencialo neapibrėžtasis integralas f(x) yra lygi funkcijai f(x) iki pastovaus termino , t.y.
(3)
1 ir 2 teoremos rodo, kad diferenciacija ir integravimas yra tarpusavyje atvirkštinės operacijos.
6 faktas. 3 teorema. Integrando pastovus veiksnys gali būti paimtas iš neapibrėžtinio integralo ženklo , t.y.
Antidarinis.
Antidarinį lengva suprasti pateikus pavyzdį.
Paimkime funkciją y = x 3. Kaip žinome iš ankstesnių skyrių, vedinys iš X 3 yra 3 X 2:
(X 3)" = 3X 2 .
Todėl iš funkcijos y = x 3 gauname naują funkciją: adresu = 3X 2 .
Vaizdžiai tariant, funkcija adresu = X 3 pagaminta funkcija adresu = 3X 2 ir yra jo „tėvas“. Matematikoje nėra žodžio „tėvas“, tačiau yra susijusi sąvoka: antiderivatyvas.
Tai yra: funkcija y = x 3 yra funkcijos antidarinys adresu = 3X 2 .
Antidarinio apibrėžimas:
Mūsų pavyzdyje ( X 3)" = 3X 2 todėl y = x 3 – antidarinis skirtas adresu = 3X 2 .
Integracija.
Kaip žinote, duotosios funkcijos išvestinės paieškos procesas vadinamas diferenciacija. O atvirkštinė operacija vadinama integracija.
Pavyzdys-paaiškinimas:
adresu = 3X 2 + nuodėmė x.
Sprendimas:
Žinome, kad antidarinys skirtas 3 X 2 yra X 3 .
Antidarinys nuodėmei x yra –cos x.
Pridedame du antidarinius ir gauname nurodytos funkcijos antidarinį:
y = x 3 + (–cos x),
y = x 3 – cos x.
Atsakymas :
už funkciją adresu = 3X 2 + nuodėmė x y = x 3 – cos x.
Pavyzdys-paaiškinimas:
Raskime funkcijos antidarinį adresu= 2 nuodėmė x.
Sprendimas:
Pastebime, kad k = 2. Nuodėmės antidarinys x yra –cos x.
Todėl dėl funkcijos adresu= 2 nuodėmė x antidarinys yra funkcija adresu= –2cos x.
Koeficientas 2 funkcijoje y = 2 sin x atitinka antidarinio, iš kurio susidarė ši funkcija, koeficientą.
Pavyzdys-paaiškinimas:
Raskime funkcijos antidarinį y= nuodėmė 2 x.
Sprendimas:
Mes tai pastebime k= 2. Antidarinys nuodėmei x yra –cos x.
Taikome savo formulę, kad surastume funkcijos antidarinį y= cos 2 x:
1
y= - · (–cos 2 x),
2
cos 2 x
y = – ----
2
cos 2 x
Atsakymas: už funkciją y= nuodėmė 2 x antidarinys yra funkcija y = – ----
2
(4)
Pavyzdys-paaiškinimas.
Paimkime funkciją iš ankstesnio pavyzdžio: y= nuodėmė 2 x.
Šiai funkcijai visi antidariniai turi tokią formą:
cos 2 x
y = – ---- + C.
2
Paaiškinimas.
Paimkime pirmą eilutę. Jis skamba taip: jei funkcija y = f( x) yra 0, tada jo antidarinys yra 1. Kodėl? Kadangi vienybės išvestinė lygi nuliui: 1" = 0.
Likusios eilutės skaitomos ta pačia tvarka.
Kaip įrašyti duomenis iš lentelės? Paimkime aštuntą eilutę:
(-cos x)" = nuodėmė x
Antrąją dalį rašome išvestiniu ženklu, tada lygybės ženklą ir išvestinę.
Skaitome: funkcijos sin antidarinys x yra -cos funkcija x.
Arba: funkcija -cos x yra funkcijos sin antidarinys x.
Prototipas. Gražus žodis.) Pirma, šiek tiek rusų. Šis žodis tariamas tiksliai taip, o ne "prototipas" , kaip gali atrodyti. Antidariniai - pagrindinė koncepcija visų integralinių skaičiavimų. Bet kokie integralai - neapibrėžtieji, apibrėžtieji (su jais susipažinsite šį semestrą), taip pat dvigubi, trigubieji, kreivieji, paviršiniai (ir tai jau pagrindiniai antrųjų metų veikėjai) - yra pastatyti ant to. pagrindinė sąvoka. Įvaldyti visiškai prasminga. Eime.)
Prieš susipažindami su antidarinio sąvoka, pirmiausia leiskite mums bendras kontūras prisiminkime dažniausiai pasitaikančią išvestinė. Nesigilindami į nuobodžią ribų teoriją, argumentų prieaugius ir kitus dalykus, galime teigti, kad radus išvestinę (arba diferenciacija) yra tiesiog matematinė operacija funkcija. Tai viskas. Naudojama bet kokia funkcija (pvz. f(x) = x2) Ir pagal tam tikras taisykles virsta į nauja funkcija. Ir šis yra tas nauja funkcija ir yra vadinamas išvestinė.
Mūsų atveju prieš diferenciaciją buvo funkcija f(x) = x2, o po diferenciacijos tapo jau kita funkcija f’(x) = 2x.
Darinys– nes mūsų nauja funkcija f’(x) = 2x atsitiko nuo funkcijos f(x) = x2. Dėl diferenciacijos operacijos. Ir konkrečiai iš jo, o ne iš kokios nors kitos funkcijos ( x 3, Pavyzdžiui).
Grubiai tariant, f(x) = x2- tai mama, ir f’(x) = 2x– jos mylima dukra.) Tai suprantama. Eikime toliau.
Matematikai yra neramūs žmonės. Kiekvienam veiksmui jie stengiasi rasti reakciją. :) Yra sudėjimas - yra ir atimtis. Yra daugyba ir dalijimas. Pakėlimas į galią yra šaknies ištraukimas. Sinusas – arcsinusas. Lygiai taip pat diferenciacija- tai reiškia, kad yra... integracija.)
Dabar iškelkime įdomią problemą. Pavyzdžiui, turime tokią paprastą funkciją f(x) = 1. Ir mes turime atsakyti į šį klausimą:
Funkcijos KAS išvestinė suteikia mums funkcijąf(x) = 1?
Kitaip tariant, pamatę dukrą, naudodami DNR analizę, išsiaiškinkite, kas yra jos motina. :) Taigi iš kurio? originalus funkcija (pavadinkime ją F(x)) mūsų išvestinė funkcija f(x) = 1? Arba matematine forma už kurį Funkcijai F(x) galioja ši lygybė:
F’(x) = f(x) = 1?
Elementarus pavyzdys. Pabandžiau.) Tiesiog pasirenkame funkciją F(x), kad lygybė veiktų. :) Na, ar radai? Taip, tikrai! F(x) = x. Nes:
F'(x) = x' = 1 = f(x).
Žinoma, surasta mamytė F(x) = x Turiu tai kažkaip pavadinti, taip.) Susipažinkite!
Antidarinys funkcijai užtikrintif(x) tokia funkcija vadinamaF(x), kurios išvestinė lygif(x), t.y. kuriems galioja lygybėF’(x) = f(x).
Tai viskas. Daugiau jokių mokslinių gudrybių. Griežtoje apibrėžtyje pridedama papildoma frazė "intervale X". Tačiau kol kas nesigilinsime į šias subtilybes, nes mūsų pagrindinė užduotis yra išmokti rasti šiuos primityvumus.
Mūsų atveju paaiškėja, kad funkcija F(x) = x yra antidarinis už funkciją f(x) = 1.
Kodėl? Nes F’(x) = f(x) = 1. x išvestinė yra viena. Jokių prieštaravimų.)
Sąvoka „prototipas“ bendrinėje kalboje reiškia „protėvė“, „tėvas“, „protėvis“. Iš karto prisimename savo brangiausią ir mylimas žmogus.) O pati antidarinio paieška yra pirminės funkcijos atkūrimas pagal žinomą jo vedinį. Kitaip tariant, šis veiksmas atvirkštinė diferenciacija. Tai viskas! Pats šis žavus procesas dar vadinamas gana moksliškai - integracija. Bet apie integralai– Vėliau. Kantrybės, draugai!)
Prisiminkite:
Integravimas yra matematinė funkcijos operacija (kaip diferencijavimas).
Integracija yra atvirkštinė diferenciacijos operacija.
Antidarinys yra integracijos rezultatas.
Dabar apsunkinkime užduotį. Dabar suraskime funkcijos antidarinį f(x) = x. Tai yra, mes rasime tokia funkcija F(x) , į jo vedinys būtų lygus X:
F'(x) = x
Kiekvienas, kuris yra susipažinęs su išvestinėmis priemonėmis, tikriausiai prisimins kažką panašaus į:
(x 2)' = 2x.
Na, pagarba ir pagarba tiems, kurie prisimena išvestinių lentelę!) Taip. Tačiau yra viena problema. Mūsų originali funkcija f(x) = x, A (x 2)' = 2 x. Du X. Ir po diferenciacijos turėtume gauti tik x. Nerieda. Bet…
Jūs ir aš esame išmokti žmonės. Gavome atestatus.) Ir iš mokyklos žinome, kad abi bet kokios lygybės puses galima padauginti ir padalyti iš to paties skaičiaus (žinoma, išskyrus nulį)! tiek sutvarkyta. Taigi išnaudokime šią galimybę savo labui.)
Mes norime, kad grynas X liktų dešinėje, tiesa? Bet trukdo du... Taigi imame išvestinės (x 2)’ = 2x santykį ir dalijame abi jo dalys prie šių dviejų:
Taigi, kažkas jau darosi aiškiau. Eikime toliau. Žinome, kad gali būti bet kokia konstanta paimkite vedinį iš ženklo. kaip tai:
Visos matematikos formulės veikia tiek iš kairės į dešinę, tiek atvirkščiai – iš dešinės į kairę. Tai reiškia, kad su tokia pačia sėkme gali būti bet kokia konstanta įterpti po išvestiniu ženklu:
Mūsų atveju šiuos du paslepiame vardiklyje (arba, kas yra tas pats, koeficiente 1/2) po išvestiniu ženklu:
Ir dabar dėmesingai Pažvelkime į mūsų įrašą atidžiau. Ką mes matome? Matome lygybę, teigiančią, kad išvestinė iš kažkas(Šį kažkas- skliausteliuose) lygus X.
Gauta lygybė tiesiog reiškia, kad norima funkcijos antidarinė f(x) = x atlieka funkciją F(x) = x 2 /2 . Skliausteliuose po brūkšniu. Tiesiogiai antidarinio prasme.) Na, patikrinkime rezultatą. Raskime išvestinę:
Puiku! Gaunama pradinė funkcija f(x) = x. Nuo ko jie šoko, prie to ir sugrįžo. Tai reiškia, kad mūsų antidarinys buvo rastas teisingai.)
O jeigu f(x) = x2? Kam lygus jo antidarinys? Jokio klausimo! Jūs ir aš žinome (vėlgi iš diferenciacijos taisyklių), kad:
3x 2 = (x 3)'
IR, todėl
Supratai? Dabar mes, patys nepastebimai, išmokome skaičiuoti bet kokius antidarinius galios funkcija f(x)=x n. Mintyse.) Paimkite pradinį rodiklį n, padidinkite jį vienu ir kaip kompensaciją padalinkite visą struktūrą iš n+1:
Gauta formulė, beje, yra teisinga ne tik dėl natūralus rodiklis laipsnių n, bet ir bet kokiam kitam – neigiamam, trupmeniniam. Tai leidžia lengvai rasti antidarinius iš paprastų trupmenomis Ir šaknys
Pavyzdžiui:
Natūralu, n ≠ -1 , kitu atveju formulės vardiklis pasirodo lygus nuliui, ir formulė praranda prasmę.) Apie šį ypatingą atvejį n = -1šiek tiek vėliau.)
Kas yra neapibrėžtas integralas? Integralų lentelė.
Sakykime, kam lygi funkcijos išvestinė F(x) = x? Na, vienas, vienas – girdžiu nepatenkintus atsakymus... Teisingai. Vienetas. Bet... Dėl funkcijos G(x) = x+1 išvestinė taip pat bus lygus vienam:
Be to, išvestinė bus lygi funkcijos vienybei x+1234 , ir funkcijai x-10 , ir bet kuriai kitai formos funkcijai x+C , Kur SU – bet kokia konstanta. Kadangi bet kurios konstantos išvestinė yra lygi nuliui, o pridėjus / atėmus nulį niekam nebus šalta ar karšta.)
Dėl to susidaro dviprasmiškumas. Pasirodo, kad dėl funkcijos f(x) = 1 tarnauja kaip prototipas ne tik funkcija F(x) = x , bet ir funkcija F 1 (x) = x+1234 ir funkcija F 2 (x) = x-10 ir taip toliau!
Taip. Būtent taip.) Kiekvienam ( nuolatinis intervale) funkcijos yra ne tik vienas antidarinys, bet be galo daug - visa šeima! Ne tik viena mama ar tėtis, bet visas šeimos medis, taip.)
Bet! Visi mūsų primityvūs giminaičiai turi vieną bendrą bruožą: svarbus turtas. Štai kodėl jie yra giminaičiai.) Turtas yra toks svarbus, kad analizuodami integravimo būdus mes ją prisiminsime ne kartą. Ir mes tai prisiminsime ilgai.)
Štai, ši nuosavybė:
Bet kokie du antidariniai F 1 (x) IrF 2 (x) iš tos pačios funkcijosf(x) skiriasi konstanta:
F 1 (x) - F 2 (x) = S.
Jei kas domisi įrodymais, pasistudijuokite literatūrą ar paskaitų konspektus.) Gerai, tebūnie, aš įrodysiu. Laimei, įrodymas čia yra elementarus, vienu žingsniu. Paimkime lygybę
F 1 (x) - F 2 (x) = C
Ir Atskirkime abi jo dalis. Tai yra, mes tiesiog kvailai pridedame potėpius:
Tai viskas. Kaip sakoma, CHT. :)
Ką reiškia šis turtas? Ir apie tai, kad du skirtingi antidariniai iš tos pačios funkcijos f(x) negali skirtis kažkokia išraiška su X . Tik griežtai pastoviai! Kitaip tariant, jei turime kokį nors tvarkaraštį vienas iš originalių(tebūnie F(x)), tada grafikai visi kiti Mūsų antidariniai yra sudaryti lygiagrečiai perkeliant grafiką F(x) išilgai y ašies.
Pažiūrėkime, kaip tai atrodo naudojant pavyzdinę funkciją f(x) = x. Visi jo primityvai, kaip jau žinome, turi bendras vaizdas F(x) = x 2 /2+C . Nuotraukoje atrodo begalinis parabolių skaičius, gaunamas iš „pagrindinės“ parabolės y = x 2 /2, perkeliant aukštyn arba žemyn išilgai OY ašies, priklausomai nuo konstantos vertės SU.
Prisiminkite mokyklos funkcijos grafiką y=f(x)+a grafiko pamaina y=f(x)„a“ vienetais išilgai Y ašies?) Tas pats čia.)
Be to, atkreipkite dėmesį: mūsų parabolės niekur nesikerta! Tai natūralu. Juk dvi skirtingos funkcijos y 1 (x) ir y 2 (x) neišvengiamai atitiks dvi skirtingos konstantos reikšmės – C 1 Ir C 2.
Todėl lygtis y 1 (x) = y 2 (x) niekada neturi sprendinių:
C 1 = C 2
x ∊ ∅ , nes C 1 ≠ C2
Ir dabar pamažu artėjame prie antrosios kertinės integralinio skaičiavimo sampratos. Kaip ką tik nustatėme, bet kuriai funkcijai f(x) yra begalinis antidarinių F(x) + C rinkinys, besiskiriantis viena nuo kitos konstanta. Šis begaliausias rinkinys taip pat turi savo ypatingą pavadinimą.) Na, prašau mylėti ir palankiai!
Kas yra neapibrėžtas integralas?
Visų funkcijos antidarinių rinkinys f(x) vadinamas neapibrėžtas integralas nuo funkcijosf(x).
Tai yra visas apibrėžimas.)
"Nežinoma" - nes visų antidarinių rinkinys tai pačiai funkcijai be galo. Per daug skirtingų variantų.)
"Integralus" – su išsamiu šio brutalaus žodžio dekodavimu susipažinsime kitame dideliame skyriuje, skirtame apibrėžtieji integralai. Kol kas, apytiksliai, mes laikysime ką nors integralu bendras, vieningas, vientisas. Ir integruojant - asociacija, apibendrinimas, šiuo atveju – perėjimas nuo konkretaus (išvestinio) prie bendro (antiderivatyvo). Kažkas panašaus.
Neapibrėžtas integralas žymimas taip:
Jis skaitomas taip pat, kaip parašyta: integralas ef iš x de x. Arba integralas iš ef iš x de x. Na, jūs suprantate.)
Dabar pažiūrėkime į užrašą.
∫ - integruota piktograma. Reikšmė yra tokia pati kaip išvestinės pirminės reikšmės.)
d - piktogramądiferencialas. Nebijokime! Kodėl ten to reikia, yra šiek tiek žemiau.
f(x) - integrandas(per „s“).
f(x)dx - integrando išraiška. Arba, grubiai tariant, integralo „užpildymas“.
Pagal neapibrėžto integralo reikšmę,
Čia F(x)- tas pats antidarinis už funkciją f(x) kurį mes kažkaip patys radome. Nesvarbu, kaip tiksliai jie tai rado. Pavyzdžiui, mes tai nustatėme F(x) = x 2 /2 Už f(x)=x.
"SU" - savavališka konstanta. Arba moksliškiau, integralinė konstanta. Arba integravimo konstanta. Viskas yra viena.)
Dabar grįžkime prie pirmųjų antiderivato radimo pavyzdžių. Kalbant apie neapibrėžtą integralą, dabar galime drąsiai rašyti:
Kas yra integrali konstanta ir kam ji reikalinga?
Klausimas labai įdomus. Ir labai (labai!) svarbu. Iš viso begalinio antidarinių rinkinio integralinė konstanta išskiria liniją kuris praeina pro duotas taškas.
Kokia prasmė? Iš pradinio begalinio antidarinių rinkinio (t.y. neapibrėžtas integralas) reikia pasirinkti kreivę, kuri eis per nurodytą tašką. Su kai kuriais konkrečias koordinates. Tokia užduotis visada ir visur pasitaiko pirminės pažinties su integralais metu. Ir mokykloje, ir universitete.
Tipiška problema:
Iš visų funkcijos f=x antidarinių aibės pasirinkite tą, kuri eina per tašką (2;2).
Mes pradedame mąstyti savo galva... Visų primityvų rinkinys reiškia, kad pirmiausia turime integruoti mūsų pradinę funkciją. Tai yra, x (x). Mes tai padarėme šiek tiek aukščiau ir gavome tokį atsakymą:
Dabar išsiaiškinkime, ką tiksliai gavome. Turime ne tik vieną funkciją, bet visa funkcijų šeima. Kokios tiksliai? Vida y = x 2 / 2 + C . Priklauso nuo konstantos C reikšmės. Ir būtent šią konstantos reikšmę dabar turime „pagauti“.) Na, pradėkime gaudyti?)
Mūsų meškerė - kreivių šeima (parabolės) y = x 2 / 2 + C.
Konstantos - tai žuvys. Daug ir daug. Bet kiekvienas turi savo kabliuką ir masalą.)
Kas yra masalas? Teisingai! Mūsų taškas yra (-2;2).
Taigi mes pakeičiame savo taško koordinates į bendrą antidarinių formą! Mes gauname:
y(2) = 2
Iš čia tai lengva rasti C=0.
Ką tai reiškia? Tai reiškia, kad iš visos begalinės formos parabolių rinkinioy = x 2 / 2 + Ctik parabolė su konstanta C=0 mums tinka! Būtent:y=x 2/2. Ir tik ji. Tik ši parabolė praeis per mums reikalingą tašką (-2; 2). Ir įvisos kitos parabolės iš mūsų šeimos praeina šį tašką jų nebebus. Per kai kuriuos kitus plokštumos taškus – taip, bet per tašką (2; 2) – nebe. Supratai?
Aiškumo dėlei čia yra dvi nuotraukos – visa parabolių šeima (t. y. neapibrėžtas integralas) ir kai kurios specifinė parabolė, atitinkantis specifinė konstantos reikšmė ir pravažiuojant konkretus punktas:
Matote, kaip svarbu atsižvelgti į konstantą SU dėl integracijos! Taigi nepamirškite šios raidės „C“ ir nepamirškite jos pridėti prie galutinio atsakymo.
Dabar išsiaiškinkime, kodėl simbolis kabo visur integralų viduje dx . Studentai dažnai apie tai pamiršta... Ir tai, beje, irgi klaida! Ir gana grubus. Esmė ta, kad integracija yra atvirkštinė diferenciacijos operacija. Ir kas tiksliai yra diferenciacijos rezultatas? Darinys? Tiesa, bet ne iki galo. Diferencialinis!
Mūsų atveju dėl funkcijos f(x) jo antidarinio skirtumas F(x), bus:
Tiems, kurie nesupranta šios grandinės, skubiai pakartokite diferencialo apibrėžimą ir reikšmę bei kaip tiksliai jis atskleidžiamas! Priešingu atveju integraluose negailestingai sulėtinsite greitį...
Leiskite man priminti jums pačia grubiausia filistine forma, kad bet kurios funkcijos diferencialas f(x) yra tiesiog sandauga f'(x)dx. Tai viskas! Paimkite išvestinę ir padauginkite ją į skirtingą argumentą(t. y. dx). Tai yra, bet koks skirtumas iš esmės priklauso nuo įprasto skaičiavimo išvestinė.
Todėl, griežtai kalbant, integralas „nepaimtas“ iš funkcijas f(x), kaip įprasta manyti, ir nuo diferencialas f(x)dx! Tačiau supaprastintoje versijoje įprasta tai sakyti "integralas paimtas iš funkcijos". Arba: „Funkcija f yra integruota(x)". Tai tas pats dalykas. Ir mes kalbėsime lygiai taip pat. Bet apie ženkliuką dx Nepamirškime! :)
O dabar aš jums pasakysiu, kaip to nepamiršti įrašant. Pirmiausia įsivaizduokite, kad skaičiuojate įprastą išvestinę kintamojo x atžvilgiu. Kaip dažniausiai rašai?
Taip: f'(x), y'(x), y'x. Arba dar solidžiau – per diferencialinį santykį: dy/dx. Visi šie įrašai rodo, kad išvestinė yra tiksliai X atžvilgiu. Ir ne „igrek“, „te“ ar kokiu nors kitu kintamuoju.)
Tas pats pasakytina ir apie integralus. Įrašas ∫ f(x)dx mus taip pat tarsi rodo, kad integracija vykdoma tiksliai pagal kintamąjį x. Žinoma, visa tai labai supaprastinta ir neapdorota, bet, tikiuosi, tai suprantama. Ir šansai pamiršti atributas visur esantis dx smarkiai mažėja.)
Taigi, mes išsiaiškinome, kas yra neapibrėžtas integralas. Puiku.) Dabar būtų gerai išmokti tuos pačius neapibrėžtus integralus apskaičiuoti. Arba, paprasčiau tariant, „imk“. :) O čia studentų laukia dvi naujienos - geros ir nelabai. Kol kas pradėkime nuo gero.)
Naujienos geros. Integralams, taip pat išvestinėms, yra atskira lentelė. Ir visi integralai, su kuriais susidursime kelyje, net patys baisiausi ir sudėtingiausi, mes pagal tam tikras taisykles Vienaip ar kitaip sumažinsime iki šių lentelių.)
Taigi čia ji integralų lentelė!
Štai tokia graži populiariausių funkcijų integralų lentelė. Ypatingą dėmesį rekomenduoju atkreipti į 1-2 formulių grupę (pastovios ir galios funkcija). Tai dažniausiai integraluose naudojamos formulės!
Trečioji formulių grupė (trigonometrija), kaip galima spėti, gaunama tiesiog apverčiant atitinkamas išvestinių formules.
Pavyzdžiui:
Su ketvirtąja formulių grupe (eksponentine funkcija) viskas panašiai.
O štai mums paskutinės keturios formulių grupės (5-8). naujas. Iš kur jos atsirado ir už kokius nuopelnus šios egzotiškos funkcijos staiga pateko į pagrindinių integralų lentelę? Kodėl šios funkcijų grupės taip išsiskiria iš kitų funkcijų?
Taip istoriškai atsitiko vystymosi procese integravimo metodai . Kai praktikuosime paimti pačius įvairiausius integralus, suprasite, kad lentelėje išvardytų funkcijų integralai pasitaiko labai labai dažnai. Taip dažnai, kad matematikai priskirdavo juos prie lentelių.) Jais išreiškiama daug kitų integralų iš sudėtingesnių konstrukcijų.
Tiesiog savo malonumui galite paimti vieną iš šių baisių formulių ir atskirti ją. :) Pavyzdžiui, pati žiauriausia 7 formulė.
Viskas gerai. Matematikai nebuvo apgauti. :)
Integralų lentelę, taip pat išvestinių lentelę, patartina žinoti mintinai. Bet kokiu atveju pirmosios keturios formulių grupės. Tai nėra taip sunku, kaip atrodo iš pirmo žvilgsnio. Įsiminkite paskutines keturias grupes (su trupmenomis ir šaknimis) Iki neverta. Šiaip iš pradžių suklaidinsi kur rašyti logaritmą, kur arctangentą, kur arcsinusą, kur 1/a, kur 1/2a... Išeitis tik viena - spręskite daugiau pavyzdžių. Tada stalas pamažu įsimins pats, o abejonės nustos graužti.)
Ypač smalsūs asmenys, atidžiau pažvelgę į lentelę, gali paklausti: kur lentelėje yra kitų pradinių „mokyklinių“ funkcijų integralai – liestinė, logaritmas, „lankai“? Tarkime, kodėl lentelėje yra integralas iš sinuso, bet nėra, tarkime, integralas iš liestinės tg x? Arba logaritmo integralo nėra ln x? Iš arcsino arcsin x? Kodėl jie blogesni? Tačiau jame pilna kai kurių „kairiarankių“ funkcijų – su šaknimis, trupmenomis, kvadratais...
Atsakymas. Ne blogiau.) Tiesiog aukščiau pateikti integralai (iš liestinės, logaritmo, arcsinuso ir kt.) nėra lentelės formos . Ir jie praktikoje atsiranda daug rečiau nei pateikti lentelėje. Todėl žinokite širdimi, kam jie lygūs, visai nebūtina. Užtenka tik žinoti kaip jiems sekasi yra skaičiuojami.)
Ką, kažkas vis tiek negali pakęsti? Tebūnie taip, ypač tau!
Na, ar mokysitės atmintinai? :) Ar ne? Ir nereikia.) Bet nesijaudinkite, mes tikrai rasime visus tokius integralus. Atitinkamose pamokose. :)
Na, o dabar pereikime prie neapibrėžto integralo savybių. Taip, taip, nieko negalima padaryti! Pristatoma nauja koncepcija ir nedelsiant svarstomos kai kurios jos savybės.
Neapibrėžtinio integralo savybės.
Dabar ne tokios geros naujienos.
Skirtingai nuo diferenciacijos, bendrosios standartinės integracijos taisyklės, sąžiningas visoms progoms, ne matematikoje. Tai fantastiška!
Pavyzdžiui, jūs visi labai gerai (tikiuosi!) tai žinote bet koks dirbti bet koks dvi funkcijos f(x) g(x) yra diferencijuojamos taip:
(f(x) g(x))' = f'(x) g(x) + f(x) g'(x).
Bet koks koeficientas diferencijuojamas taip:
Ir bet kuri sudėtinga funkcija, kad ir kokia sudėtinga ji būtų, diferencijuojama taip:
Ir kad ir kokios funkcijos būtų paslėptos po raidėmis f ir g, bendros taisyklės vis tiek veiks ir išvestinė, vienaip ar kitaip, bus rasta.
Bet su integralais toks skaičius nebeveiks: sandaugai, daliniui (trupmenai), taip pat sudėtinga funkcija bendrosios formulės integracija neegzistuoja! Standartinių taisyklių nėra! O tiksliau, jie egzistuoja. Tai aš veltui įžeidžiau matematiką.) Bet, pirma, jų yra daug mažiau nei bendrosios taisyklės skirtumui. Antra, dauguma integravimo metodų, apie kuriuos kalbėsime tolesnėse pamokose, yra labai, labai specifiniai. Ir jie galioja tik tam tikrai, labai ribotai funkcijų klasei. Tarkime tik už trupmeninės racionalios funkcijos. Arba kai kurie kiti.
O kai kurie integralai, nors ir egzistuoja gamtoje, išvis neišreiškiami per pradines „mokyklos“ funkcijas! Taip, taip, ir tokių integralų yra daugybė! :)
Štai kodėl integracija yra daug daugiau laiko ir kruopštesnė užduotis nei diferencijavimas. Tačiau tai taip pat turi savo posūkį. Ši veikla yra kūrybinga ir labai įdomi.) Ir, jei gerai įvaldysite integralų lentelę ir įvaldysite bent dvi pagrindines technikas, apie kurias pakalbėsime vėliau ( ir ), tuomet integracija jums tikrai patiks. :)
Dabar susipažinkime su neapibrėžto integralo savybėmis. Jų visai nėra. Štai jie.
Pirmosios dvi savybės yra visiškai analogiškos toms pačioms išvestinių savybėms ir vadinamos neapibrėžto integralo tiesiškumo savybės . Čia viskas paprasta ir logiška: sumos/skirtumo integralas lygi sumai/integralų skirtumai, o pastovųjį veiksnį galima išimti iš integralo ženklo.
Tačiau kitos trys savybės mums iš esmės naujos. Pažvelkime į juos išsamiau. Rusiškai jie skamba taip.
Trečia nuosavybė
Integralo išvestinė lygi integrandui
Viskas paprasta, kaip pasakoje. Jei integruosite funkciją ir surasite rezultato išvestinę atgal, tada... gausite pradinę integrando funkciją. :) Šia savybe visada galima (ir reikia) patikrinti galutinį integracijos rezultatą. Apskaičiavote integralą – išskirkite atsakymą! Gavome integrando funkciją – gerai. Jei negavome, vadinasi, kažkur susipainiojome. Ieškokite klaidos.)
Žinoma, atsakymas gali sukelti tokias žiaurias ir sudėtingas funkcijas, kad nėra noro jas atskirti, taip. Bet geriau, jei įmanoma, pabandyti patikrinti save. Bent jau tuose pavyzdžiuose, kur tai lengva.)
Ketvirtas turtas
Integralo diferencialas lygus integrandui .
Nieko čia ypatingo. Esmė ta pati, tik gale pasirodo dx. Pagal ankstesnes nuosavybės ir diferencinio atidarymo taisykles.
Penktas turtas
Kai kurios funkcijos diferencialo integralas yra lygus šios funkcijos ir savavališkos konstantos sumai .
Tai taip pat labai paprasta nuosavybė. Taip pat reguliariai naudosime integralų sprendimo procese. Ypač - ir.
Štai jie naudingų savybių. Nesiruošiu jūsų nuobodžiauti su jų griežtais įrodymais. Siūlau norintiems tai padaryti patiems. Tiesiogiai išvestinės ir diferencinės prasme. Įrodysiu tik paskutinę, penktąją savybę, nes ji mažiau akivaizdi.
Taigi turime pareiškimą:
Išimame integralo „įdarą“ ir atidarome jį pagal diferencialo apibrėžimą:
Tik tuo atveju primenu, kad pagal mūsų išvestinių ir antidarinių žymas, F’(x) = f(x) .
Dabar įterpiame rezultatą atgal į integralą:
Gauta tiksliai neapibrėžto integralo apibrėžimas (tegul rusų kalba man atleidžia)! :)
Tai viskas.)
Na. Tai yra mūsų pradinė įžanga paslaptingas pasaulis Integralus laikau sėkmingais. Šiandien siūlau viską užbaigti. Jau esame pakankamai ginkluoti, kad galėtume vykti į žvalgybą. Jei ne kulkosvaidis, tai bent vandens pistoletas su pagrindinėmis savybėmis ir stalas. :) Kitoje pamokoje mūsų laukia paprasčiausi nekenksmingi integralų pavyzdžiai, skirti tiesioginiam lentelės pritaikymui ir užrašytoms savybėms.
Iki pasimatymo!
Panagrinėkime taško judėjimą tiesia linija. Tegul tai užtrunka t nuo judesio pradžios taškas nuėjo atstumą s(t). Tada momentinis greitis v(t) lygus funkcijos išvestinei s(t), tai yra v(t) = s"(t).
Praktikoje susiduriame su atvirkštine problema: atsižvelgiant į taško judėjimo greitį v(t) rasti kelią, kuriuo ji ėjo s(t), tai yra rasti tokią funkciją s(t), kurio išvestinė lygi v(t). Funkcija s(t), toks kad s"(t) = v(t), vadinamas funkcijos antidariniu v(t).
Pavyzdžiui, jei v(t) = аt, Kur A yra duotas skaičius, tada funkcija
s(t) = (аt 2) / 2v(t), nes
s"(t) = ((аt 2) / 2) " = аt = v(t).
Funkcija F(x) vadinamas funkcijos antidariniu f(x) tam tikru intervalu, jei visiems X iš šio tarpo F"(x) = f(x).
Pavyzdžiui, funkcija F(x) = sin x yra funkcijos antidarinys f(x) = cos x, nes (sin x)" = cos x; funkcija F(x) = x 4 /4 yra funkcijos antidarinys f(x) = x 3, nes (x 4 / 4)" = x 3.
Panagrinėkime problemą.
Užduotis.
Įrodykite, kad funkcijos x 3 /3, x 3 /3 + 1, x 3 /3 – 4 yra tos pačios funkcijos f(x) = x 2 antidarinės.
Sprendimas.
1) Pažymime F 1 (x) = x 3 /3, tada F" 1 (x) = 3 ∙ (x 2 / 3) = x 2 = f(x).
2) F 2 (x) = x 3 / 3 + 1, F" 2 (x) = (x 3 / 3 + 1)" = (x 3 / 3)" + (1)" = x 2 = f ( x).
3) F 3 (x) = x 3 / 3 – 4, F" 3 (x) = (x 3 / 3 - 4)" = x 2 = f (x).
Apskritai bet kuri funkcija x 3 /3 + C, kur C yra konstanta, yra funkcijos x 2 antidarinė. Tai išplaukia iš to, kad konstantos išvestinė lygi nuliui. Šis pavyzdys rodo, kad tam tikrai funkcijai jos antidarinys nustatomas dviprasmiškai.
Tegul F 1 (x) ir F 2 (x) yra du tos pačios funkcijos f(x) antidariniai.
Tada F 1 "(x) = f(x) ir F" 2 (x) = f(x).
Jų skirtumo g(x) = F 1 (x) – F 2 (x) išvestinė lygi nuliui, nes g"(x) = F" 1 (x) – F" 2 (x) = f(x) ) – f (x) = 0.
Jei g"(x) = 0 tam tikrame intervale, tai funkcijos y = g(x) grafiko liestinė kiekviename šio intervalo taške yra lygiagreti Ox ašiai. Todėl funkcijos y = grafikas g(x) yra lygiagreti Ox ašiai, ty g(x) = C, kur C yra tam tikra konstanta g(x) = C, g(x) = F 1 (x). – F 2 (x) iš to išplaukia, kad F 1 (x) = F 2 (x) + S.
Taigi, jei funkcija F(x) yra funkcijos f(x) antidarinė tam tikrame intervale, tai visos antidarinės funkcijos f(x) parašytos F(x) + C forma, kur C yra savavališka konstanta. .
Panagrinėkime visų duotosios funkcijos f(x) antidarinių grafikus. Jei F(x) yra vienas iš funkcijos f(x) antidarinių, tai bet kuri šios funkcijos antidarinė gaunama prie F(x) pridėjus kokią nors konstantą: F(x) + C. Funkcijų grafikai y = F( x) + C gaunami iš grafiko y = F(x) poslinkio išilgai Oy ašies. Pasirinkę C, galite užtikrinti, kad antidarinės grafikas eina per nurodytą tašką.
Atkreipkime dėmesį į antidarinių paieškos taisykles.
Prisiminkite, kad vadinama duotosios funkcijos išvestinės radimo operacija diferenciacija. Vadinamas atvirkštinis tam tikros funkcijos antidarinės radimo veiksmas integracija(iš lotyniško žodžio "atkurti").
Antidarinių lentelė kai kurioms funkcijoms jį galima sudaryti naudojant išvestinių lentelę. Pavyzdžiui, žinant tai (cos x)" = -sin x, gauname (-cos x)" = sin x, iš ko išplaukia, kad visos antidarinės funkcijos nuodėmė x yra parašyti formoje -cos x + C, Kur SU– pastovus.
Pažvelkime į kai kurias antidarinių reikšmes.
1) Funkcija: x p, p ≠ -1. Antidarinis: (x p+1) / (p+1) + C.
2) Funkcija: 1/x, x > 0. Antidarinis: ln x + C.
3) Funkcija: x p, p ≠ -1. Antidarinis: (x p+1) / (p+1) + C.
4) Funkcija: e x. Antidarinis: e x + C.
5) Funkcija: nuodėmė x. Antidarinis: -cos x + C.
6) Funkcija: (kx + b) p, р ≠ -1, k ≠ 0. Antidarinis: (((kx + b) p+1) / k(p+1)) + C.
7) Funkcija: 1/(kx + b), k ≠ 0. Antidarinis: (1/k) ln (kx + b)+ C.
8) Funkcija: e kx + b, k ≠ 0. Antidarinis: (1/k) e kx + b + C.
9) Funkcija: sin (kx + b), k ≠ 0. Antidarinis: (-1/k) cos (kx + b).
10)
Funkcija: cos (kx + b), k ≠ 0. Antidarinis: (1/k) sin (kx + b). 
Integracijos taisyklės galima gauti naudojant diferenciacijos taisyklės. Pažvelkime į kai kurias taisykles.
Leiskite F(x) Ir G(x)– atitinkamai funkcijų antidariniai f(x) Ir g(x) tam tikru intervalu. Tada:
1) funkcija F(x) ± G(x) yra funkcijos antidarinys f(x) ± g(x);
2) funkcija aF(x) yra funkcijos antidarinys af(x).
svetainėje, kopijuojant visą medžiagą ar jos dalį, būtina nuoroda į šaltinį.
Įkeliama...
