Нехай задано функцію f, визначену на скінченому або нескінченному проміжку, і треба знайти функцію F, похідна від якої у будь-якої дорівнює f: для всіх або .
Означення: Функція , визначена на ,похідна від якої цьому проміжку дорівнює даній функції , називається первісною для функції або для диференціала .
Зрозуміло, що функція теж буде первісною для функції на :
Теорема: Якщо функція є якою-небудь первісною для функції на , то множина всіх первісних для функції на цьому проміжку міститься у формулі .
Доведення: Функція - первісна для (було показано раніше).
Припустимо, що – будь-яка первісна для на . Тоді , .
Тоді . Теорему доведено.
Якщо - первісна для на і , то вираз називається невизначеним інтегралом функції і позначається символом
Функція називається підінтегральною функцією, вираз називається підінтегральним виразом, а знак ∫ називається інтегралом, тобто
З геометричної точки зору, невизначений інтеграл є множиною кривих, кожна з яких називається інтегральною кривою і утворюється зсувом (паралельних перенесень)однієї з них паралельно самій собі уздовж осі .
|
|
Властивості невизначеного інтеграла
1. Похідна від невизначеного інтеграла дорівнює підінтегральній функції: .
Доведення: .
2. Невизначений інтеграл від диференціала деякої функції дорівнює сумі цієї функції і довільної сталої:
Доведення: .
3. Диференціал від невизначеного інтеграла дорівнює підінтегральному виразу:
Доведення: .
4. Сталий множник можна виносити за знак інтеграла: .
5. Невизначений інтеграл від алгебраїчної суми двох функцій дорівнює алгебраїчній сумі цих інтегралів від цих функцій: .
Властивості № 4 і 5 перевіряються диференціюванням на основі властивості № 1. Властивість № 5 справедлива для довільного, скінченного числа доданків.
1. Якщо і - довільна функція, що має неперервну похідну, то .
Доведення: Внаслідок інваріантності форми першого диференціала і властивості 2 маємо:
Основні методи інтегрування.
1. Метод безпосереднього інтегрування.
Означення: Обчислення інтегралів за допомогою основних властивостей невизначеного інтеграла, таблиці інтегралів, називається безпосереднім інтегруванням.
Приклад: .
2. Метод підстановки (заміна змінної).
Теорема. Якщо - перервна функція на проміжку , тобто , , і нехай функція визначена і диференційована на проміжку , причому множина значень цієї функції є проміжок . Тоді справедлива формула: (1)
Доведення: Справді, згідно з правилом диференціювання складеної функції, маємо
і формула (1) випливає з властивості 1 невизначеного інтегралу. Теорему доведено.
|
|
Приклад: .
3. Метод інтегрування частинами.
Нехай - функції, що мають на деякому проміжку неперервні похідні. Тоді . Інтегруючи обидві частини останньої рівності, дістанемо або
, (2).
Дана формула (2) називається формулою інтегрування частинами. Вона дає змогу звести обчислення інтеграла до обчислення інтеграла .
Приклад: .