Úvod. Integrování je inverzní proces k derivování Máme zderivovanou funkci a integrací získáme původní funkci kterou jsme derivovali

Podobné dokumenty
Kapitola 7: Integrál.

Kapitola 7: Neurčitý integrál. 1/14

Kapitola 7: Integrál. 1/17

Obsah. Aplikovaná matematika I. Gottfried Wilhelm Leibniz. Základní vlastnosti a vzorce

Petr Hasil. Podpořeno projektem Průřezová inovace studijních programů Lesnické a dřevařské fakulty MENDELU v Brně (LDF)

Kapitola 7: Integrál. 1/14

Matematická analýza 1b. 9. Primitivní funkce

1 Polynomiální interpolace

Integrální počet - II. část (další integrační postupy pro některé typy funkcí)

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK CZ.1.07/1.5.00/ Anotace. Integrální počet VY_32_INOVACE_M0308. Matematika

Základy matematiky pro FEK

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK CZ.1.07/1.5.00/ Anotace. Integrální počet VY_32_INOVACE_M0307. Matematika

c ÚM FSI VUT v Brně 20. srpna 2007

Matematická analýza ve Vesmíru. Jiří Bouchala

Teorie měření a regulace

Matematika vzorce. Ing. Petr Šídlo. verze

(5) Primitivní funkce

Jan Kotůlek. verze 3 ze dne 25. února 2011

MATEMATIKA B 2. Metodický list č. 1. Význam první derivace pro průběh funkce

1.1 Existence a jednoznačnost řešení. Příklad 1.1: [M2-P1] diferenciální rovnice (DR) řádu n: speciálně nás budou zajímat rovnice typu

PRIMITIVNÍ FUNKCE DEFINICE A MOTIVACE

PRIMITIVNÍ FUNKCE. Primitivní funkce primitivní funkce. geometrický popis integrály 1 integrály 2 spojité funkce konstrukce prim.

pouze u některých typů rovnic a v tomto textu se jím nebudeme až na

Integrální počet - I. část (neurčitý integrál a základní integrační metody)

Teorie. Hinty. kunck6am

Teorie. Hinty. kunck6am

SPECIÁLNÍCH PRIMITIVNÍCH FUNKCÍ INTEGRACE RACIONÁLNÍCH FUNKCÍ

1 Mnohočleny a algebraické rovnice

Neurčitý integrál. Robert Mařík. 4. března 2012

F (x) = f(x). Je-li funkce f spojitá na intervalu I, pak existuje k funkci f primitivní funkce na intervalu I.

Úvodní informace. 17. února 2018

Derivace a monotónnost funkce

MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ LDF MT MATEMATIKA NEURČITÝ INTEGRÁL

INTEGRÁLY S PARAMETREM

)(x 2 + 3x + 4),

Matematika 1A. PetrSalačaJiříHozman Fakulta přírodovědně-humanitní a pedagogická Technická univerzita v Liberci

Seznámíte se s pojmem primitivní funkce a neurčitý integrál funkce jedné proměnné.

Matematika IV 9. týden Vytvořující funkce

4C. Polynomy a racionální lomené funkce. Patří mezi tzv. algebraické funkce, ke kterým patří také funkce s odmocninami. Polynomy

Úvod, základní pojmy, funkce

1 Neurčitý integrál 1.1 NEURČITÝ INTEGRÁL

Kapitola 10: Diferenciální rovnice 1/14

Pavel Kreml Jaroslav Vlček Petr Volný Jiří Krček Jiří Poláček

7.1 Úvod. Definice: [MA1-18:P7.1a]

8.2. Exaktní rovnice. F(x, y) x. dy. df = dx + y. Nyní budeme hledat odpověd na otázku, zda a jak lze od této diferenciální formule

MATEMATIKA B 2. Metodický list č. 1. Název tématického celku: Význam první a druhé derivace pro průběh funkce

Požadavky ke zkoušce. Ukázková písemka

II. 3. Speciální integrační metody

FAKULTA STAVEBNÍ MATEMATIKA I MODUL 7 STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA

VIII. Primitivní funkce a Riemannův integrál

Integrální počet funkcí jedné proměnné

Zimní semestr akademického roku 2014/ prosince 2014

NMAF063 Matematika pro fyziky III Zápočtová písemná práce B Termín pro odevzdání 4. ledna 2019

18 Fourierovy řady Úvod, základní pojmy

MATEMATIKA III. Olga Majlingová. Učební text pro prezenční studium. Předběžná verze

Primitivní funkce a Riemann uv integrál Lineární algebra Taylor uv polynom Extrémy funkcí více prom ˇenných Matematika III Matematika III Program

Diferenˇcní rovnice Diferenciální rovnice Matematika IV Matematika IV Program

Začneme obráceným postupem k počítání derivací, tj. hledáním funkcí, jejichž derivaci známe.

Občas se používá značení f x (x 0, y 0 ), resp. f y (x 0, y 0 ). Parciální derivace f. rovnoběžného s osou y a z:

Funkce jedn e re aln e promˇ enn e Derivace Pˇredn aˇska ˇr ıjna 2015

ZÁKLADY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

Komplexní analýza. Laplaceova transformace. Martin Bohata. Katedra matematiky FEL ČVUT v Praze

Laplaceova transformace

Posloupnosti a řady. 28. listopadu 2015

5. cvičení z Matematiky 2

Nejdřív spočítáme jeden příklad na variaci konstant pro lineární diferenciální rovnici 2. řádu s kostantními koeficienty. y + y = 4 sin t.

Diferenciální počet 1 1. f(x) = ln arcsin 1 + x 1 x. 1 x 1 a x 1 0. f(x) = (cos x) cosh x + 3x. x 0 je derivace funkce f(x) v bodě x0.

Matematika B 2. Úvodní informace

Kapitola 11: Lineární diferenciální rovnice 1/15

DERIVACE FUNKCE KOMPLEXNÍ PROMĚNNÉ

SPECIÁLNÍCH PRIMITIVNÍCH FUNKCÍ

arcsin x 2 dx. x dx 4 x 2 ln 2 x + 24 x ln 2 x + 9x dx.

11. přednáška 10. prosince Kapitola 3. Úvod do teorie diferenciálních rovnic. Obyčejná diferenciální rovnice řádu n (ODR řádu n) je vztah

26. listopadu a 10.prosince 2016

16 Fourierovy řady Úvod, základní pojmy

MATEMATIKA B 2. Integrální počet 1

Matematika II: Pracovní listy

11. Číselné a mocninné řady

MATEMATIKA II V PŘÍKLADECH

LDF MENDELU. Simona Fišnarová (MENDELU) LDR druhého řádu VMAT, IMT 1 / 22

4. OBYČEJNÉ DIFERENCIÁLNÍ ROVNICE

Komplexní analýza. Holomorfní funkce. Martin Bohata. Katedra matematiky FEL ČVUT v Praze

Matematika I A ukázkový test 1 pro 2014/2015

MATEMATIKA 1B ÚSTAV MATEMATIKY

Petr Hasil. Prvákoviny c Petr Hasil (MUNI) Úvod do infinitezimálního počtu Prvákoviny / 57

Matematika II: Pracovní listy do cvičení

7 Integrální počet funkce

Derivace funkce. Přednáška MATEMATIKA č Jiří Neubauer

Program SMP pro kombinované studium

5.3. Implicitní funkce a její derivace

Inverzní Laplaceova transformace

Matematika II: Pracovní listy

Obyčejnými diferenciálními rovnicemi (ODR) budeme nazývat rovnice, ve kterých

Věta o dělení polynomů se zbytkem

Limita a spojitost LDF MENDELU

Požadavky k písemné přijímací zkoušce z matematiky do navazujícího magisterského studia pro neučitelské obory

Blok 1. KMA/MA2M Matematická. Primitivní funkce. Modernizace studijního programu Matematika na PřF Univerzity Palackého v Olomouci

Matematika 5 FSV UK, ZS Miroslav Zelený

[1] Definice 1: Polynom je komplexní funkce p : C C, pro kterou. pro všechna x C. Čísla a 0, a 1,..., a n nazýváme koeficienty polynomu.

Funkce. Limita a spojitost

Transkript:

NEURČITÝ INTEGRÁL

Úvod Integrování je inverzní proces k derivování Máme zderivovanou funkci a integrací získáme původní funkci kterou jsme derivovali Umět pracovat s integrálním počtem Je důležité pro práci s diferenciálními rovnicemi pro nás nejdůležitější Geometrická interpretace plocha pod grafem funkce frekvence F x = 2x F x = x 2 LMC = dtc dq LMC = 2Q + 3 TC = Q 2 + 3Q 20 100 cena

Neurčitý integrál teorie Definice: Nechť jsou funkce f(x), F(x) definována na otevřeném intervalu I a, b. Jestliže pro každé x I platí: F x = f(x) Řekneme, že funkce F(x) je primitivní funkcí k funkci f(x) Nebo také neurčitým integrálem f x = 3x 2 F x = x 3 Věta: (Postačující podmínka existence primitivní funkce) Jestliže je funkce f spojitá na intervalu I pak k ní v tomto intervalu existuje primitivní funkce Někdy nebudeme schopni tuto primitivní funkci nalézt

F x = x 3 + 1 F x = x 3 + 2 F x = 3x 2 Když přičteme k primitivní funkci F(x) libovolnou konstantu c R Vždy bude platit F x = f(x) Pokud najdeme jednu primitivní funkci F(x) Nalezneme tak nekonečně mnoho primitivních funkcí ve tvaru F x + c Aditivní konstanta 3x 2 dx = x 3 + c F x + c = f(x) Výsledek zahrnuje všechny primitivní funkce k funkci 3x 2 Definice: Nechť jsou funkce f(x), F(x) definována na otevřeném intervalu I a, b. Jestliže pro každé x I platí: F x = f(x) Řekneme, že funkce F(x) je primitivní funkcí k funkci f(x)

Věta: Množinu všech primitivních funkcí F(x)+c, c R na intervalu I K funkci f(x) budeme zapisovat ve tvaru a, b f x dx = F x + c, c R Integrační znak a. x dx = a. x da = a. x2 2 x. a2 2 Integrand Integrační konstanta Určuje podle které proměnné integruju

Integrační metody Věta: c. f x dx = c. f x dx, c R (f x ± g x )dx = f x dx ± g x dx A dál už máte smůlu

Metoda per partes Metoda vychází z věty o derivaci součinu dvou funkcí Věta: Nechť funkce f(x) a g(x), mají na otevřeném intervalu I spojité derivace Potom platí lnx dx f x. g x dx = f x. g x f x. g x dx Důkaz f x. g x = f x. g x + f x. g (x) / x. lnx = lnx + x. 1 x f x. g x dx = f x. g x dx + f x. g (x) dx x. lnx dx = lnx dx + 1 dx f x. g x = f x. g x dx + f x. g (x) dx x. lnx = lnx dx + 1 dx f x. g x dx = f x. g x f x. g (x) dx lnx dx = x. lnx 1 dx

f x. g x dx = f x. g x f x. g x dx lnx dx = f = 1 g = lnx f = x g = 1 x = x. lnx x. 1 x dx = x. lnx 1dx = x. lnx x = = x. (lnx 1) lnx dx = f = lnx g = 1 f =? g = 0 =

Metoda substituce!!!důležité NAPOČÍTAT HOODNĚ PŘÍKLADŮ!!! Metoda vychází z věty o derivaci složené funkce F φ x = F φ x. φ (x) F t = f(t) lnx 2 = 1 x 2. 2x My známe vlastnost primitivní funkce F x = f(x) F φ x dx = F φ x F φ x = f φ x. φ (x) / φ x = t f φ x. φ x dx = F φ x dx φ x = dt dx f t. φ x dx = F t dt = f t dt = F t + c φ x dx = dt f t. φ x dx = φ x = t φ x dx = dt = f t dt = F t + c dx = dt φ (x) 2x. e x2 dx Úkolem je zjednodušit funkci

f φ x. φ x dx = F φ x dx = F φ x + c φ x = t φ x = t φ x dx = dt f φ x. φ x dx = = f t dt = F t + c φ x dx = dt dx = φ x = dt dx dt φ (x) e x2 = f(φ x ) φ x = x 2 φ x =? Je v integrandu obsažena derivace vnitřní funkce? Nebo alespoň nějaká její část? I = 2x. e x2 dx = x 2 = t 2x dx = dt = 2x. e t. dt 2x = = et dt = e t + c = e x2 + c dx = dt 2x

Polynom a rozklad polynomu Důležité pro integraci racionálních funkcí (parciální zlomky) Polynomem n-tého stupně rozumíme funkci ve tvaru x 4 8x 2 + P16 x = P n x (x= 4 8x a n 2 n + 16): a n 1 (x n 1 2) + = + a 1 x + a 0 x(α) = 2 Kořen polynomu 2x 3 x 2 + 2 Jedná se o číslo α pro které platí, že P n α = 0 Polynom 3-tího stupně a 3 = 2 a 2 =-1 a 1 =0 a 0 =2 x. x 2 = 0 x = 0, x = 2 Věta: Jeli číslo α kořenem polynomu P n x, lze polynom P n x rozložit na tvar P n x = x α. Q(x) x 2 2x Kořeny polynomu P n x (x α) = Q(x) Q x polynom stupně n 1 Existují vícenásobné kořeny Imaginární kořeny

Integrace racionálních lomených funkcí dx x 2 1 x 3 + 2x 2 + x 1 x 2 x + 1 x 3 + 2x 2 + x 1 x 2 x + 1 P(x) Q(x) dx = x + 3 + 3x 4 x 2 x + 1 Našim úkolem je naučit se integrovat ryze lomené racionální funkce Neryze lomenou racionální funkci jsme schopni rozložit na polynom n-tého stupně a případně ryze lomenou racionální funkci Parciální zlomky f x = x 4 8x 2 + 16 Ax 4 + Bx 2 + C A=1 B=-8 C=16 Princip: 1) Snaha rozložit polynom ve jmenovateli na určitý počet součinů 2) Zlomky následně rozdělit na součet jednodušších zlomků 3) Zjistit konstanty v čitatelích, aby se byla splněna rovnost 1 x 2 1 = 1 x 1. (x + 1) 1 x 1. (x + 1) = A (x 1) + Parciální zlomky B (x + 1)

1 x 2 1 = 1 x 1. (x + 1) Princip: 1) Snaha rozložit polynom ve jmenovateli na určitý počet součinů 2) Zlomky následně rozdělit na součet jednodušších zlomků 3) Zjistit konstanty v čitatelích, aby se byla splněna rovnost 1 x 1. (x + 1) = A (x 1) + B (x + 1) / x 1. (x + 1) 1 = A. x + 1 + B. (x 1) 1 = Ax + A + Bx B 1 = x. (A + B) + (A B) 0 = x. (A + B) + (A B 1) A = B A = 1 A B = 1 2 x 4 8x 2 + 16 Ax 4 + Bx 2 + C x = 0 A + B = 0 A B = 1 B B = 1 B = 1 2 1 x 1. (x + 1) = 1 2. (x 1) + 1 2. (x + 1)

5x 1 x 2 x 2 Princip: 1) Snaha rozložit polynom ve jmenovateli na určitý počet součinů 2) Zlomky následně rozdělit na součet jednodušších zlomků 3) Zjistit konstanty v čitatelích, aby se byla splněna rovnost 5x 1 x 2 x 2 = 5x 1 x 2. (x + 1) 5x 1 x 2. (x + 1) = A x 2 + B x + 1 / x 2. (x + 1) 5x 1 = A. x + 1 + B. (x 2) 5x 1 = Ax + A + Bx 2B 0 = Ax + A + Bx 2B + 1 5x x. A + B 5 + (A 2B + 1) A + B = 5 A 2B = 1 A = 5 B A = 3 (5 B) 2B = 1 3B = 6 B = 2 5x 1 x 2. (x + 1) = 3 x 2 + 2 x + 1