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

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

LDF MENDELU. Simona Fišnarová (MENDELU) Určitý integrál ZVMT lesnictví 1 / 26

Integrální počet - III. část (určitý vlastní integrál)

V předchozích kapitolách byla popsána inverzní operace k derivování. Zatím nebylo jasné, k čemu tento nástroj slouží.

26. listopadu a 10.prosince 2016

NEWTONŮV INTEGRÁL. V předchozích kapitolách byla popsána inverzní operace k derivování. Zatím nebylo jasné, k čemu tento nástroj slouží.

Integrální počet - II. část (určitý integrál a jeho aplikace)

7. Integrální počet Primitivní funkce, Neurčitý integrál

R n výběr reprezentantů. Řekneme, že funkce f je Riemannovsky integrovatelná na

Integrál a jeho aplikace Tomáš Matoušek

Obecně: K dané funkci f hledáme funkci ϕ z dané množiny funkcí M, pro kterou v daných bodech x 0 < x 1 <... < x n. (δ ij... Kroneckerovo delta) (4)

+ c. n x ( ) ( ) f x dx ln f x c ) a. x x. dx = cotgx + c. A x. A x A arctgx + A x A c

Riemannův určitý integrál.

integrovat. Obecně lze ale říct, že pokud existuje určitý integrál funkce podle různých definic, má pro všechny takové definice stejnou hodnotu.

OBECNÝ URČITÝ INTEGRÁL

2. Pokud nedojde k nejasnostem, budeme horní a dolní součty značit pouze

Ur itý integrál. Úvod. Denice ur itého integrálu

10 Určitý integrál Riemannův integrál. Definice. Konečnou posloupnost {x j } n j=0 nazýváme dělením intervalu [a,b], jestliže platí

Integrální počet - IV. část (aplikace na určitý vlastní integrál, nevlastní integrál)

LINEÁRNÍ DIFERENCIÁLNÍ ROVNICE 2.ŘÁDU

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK. Název školy: Gymnázium, Zábřeh, náměstí Osvobození 20. Číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/34.

6. Určitý integrál a jeho výpočet, aplikace

VIII. Primitivní funkce a Riemannův integrál

4. přednáška 22. října Úplné metrické prostory. Metrický prostor (M, d) je úplný, když každá cauchyovská posloupnost bodů v M konverguje.

Text m ºe být postupn upravován a dopl ován. Datum poslední úpravy najdete u odkazu na staºení souboru. Veronika Sobotíková

Zavedení a vlastnosti reálných čísel PŘIROZENÁ, CELÁ A RACIONÁLNÍ ČÍSLA

je jedna z orientací určena jeho parametrizací. Je to ta, pro kterou je počátečním bodem bod ϕ(a). Im k.b.(c ) ( C ) (C ) Obr Obr. 3.5.

Jak již bylo uvedeno v předcházející kapitole, můžeme při výpočtu určitých integrálů ze složitějších funkcí postupovat v zásadě dvěma způsoby:

f dx S(f, E) M(b a), kde D a E jsou

VIII. Primitivní funkce a Riemannův integrál

MATEMATIKA I. prof. RNDr. Gejza Dohnal, CSc. IV. Základy integrálního počtu

Limity, derivace a integrály Tomáš Bárta, Radek Erban

URČITÝ INTEGRÁL FUNKCE

II. INTEGRÁL V R n. Obr. 9.1 Obr. 9.2 Integrál v R 2. z = f(x, y)

Přehled základních vzorců pro Matematiku 2 1

2. Funkční řady Studijní text. V předcházející kapitole jsme uvažovali řady, jejichž členy byla reálná čísla. Nyní se budeme zabývat studiem

1.1 Numerické integrování

Spojitost funkce v bodě, spojitost funkce v intervalu

Definice. Nechť k 0 celé, a < b R. Definujeme. x < 1. ϕ(x) 0 v R. Lemma [Slabá formulace diferenciální rovnice.] x 2 1

( a) Okolí bodu

Řešené příklady k MAI III.

Masarykova univerzita

x + F F x F (x, f(x)).

17 Křivky v rovině a prostoru

Souhrn základních výpočetních postupů v Excelu probíraných v AVT listopad r r. . b = A

DERIVACE A INTEGRÁLY VE FYZICE

12.1 Primitivní funkce

INTEGRACE KOMPLEXNÍ FUNKCE KŘIVKOVÝ INTEGRÁL

Komplexní čísla tedy násobíme jako dvojčleny s tím, že použijeme vztah i 2 = 1. = (a 1 + ia 2 )(b 1 ib 2 ) b b2 2.

Příklad 22 : Kapacita a rozložení intenzity elektrického pole v deskovém kondenzátoru s jednoduchým dielektrikem

ZÁKLADY. y 1 + y 2 dx a. kde y je hledanou funkcí proměnné x.

Křivkový integrál funkce

Větu o spojitosti a jejich užití

Matematické metody v kartografii

Diferenciální počet. Spojitost funkce

Kapitola 10. Numerické integrování

Kapitola 1. Taylorův polynom

Funkce jedné proměnné

Matice. a B =...,...,...,...,..., prvků z tělesa T (tímto. Definice: Soubor A = ( a. ...,..., ra

13. Exponenciální a logaritmická funkce

NMAF061, ZS Písemná část zkoušky 25. leden 2018

2.2.9 Grafické řešení rovnic a nerovnic

Základy vyšší matematiky(nejen) pro arboristy. Robert Mařík

Matematika II: Pracovní listy Integrální počet funkce jedné reálné proměnné

ZÁKLADNÍ POZNATKY. p, kde ČÍSELNÉ MNOŽINY (OBORY) N... množina všech přirozených čísel: 1, 2, 3,, n,

Učební text k přednášce Matematická analýza II (MAI055)

Úlohy krajského kola kategorie A

Logaritmus. Předpoklady: 2909

množina, na které je zavedena určitá struktura. Zejména, součet každých dvou prvků X = [x 1,..., x n ] R n,

Výpočet obsahu rovinného obrazce

Integrál jako funkce meze

Základy matematiky pro FEK

8. cvičení z Matematiky 2

2.4.7 Shodnosti trojúhelníků II

Integrály pro pokročilé

3.2. LOGARITMICKÁ FUNKCE

( ) ( ) Sinová věta II. β je úhel z intervalu ( 0;π ). Jak je vidět z jednotkové kružnice, úhly, pro které platí. Předpoklady:

m n. Matice typu m n má

A DIRACOVA DISTRIBUCE 1. δ(x) dx = 1, δ(x) = 0 pro x 0. (1) Graficky znázorňujeme Diracovu distribuci šipkou jednotkové velikosti (viz obr. 1).

Teorie. Hinty. kunck6am

6. a 7. března Úloha 1.1. Vypočtěte obsah obrazce ohraničeného parabolou y = 1 x 2 a osou x.

Při výpočtu obsahu takto omezených rovinných oblastí mohou nastat následující základní případy : , osou x a přímkami. spojitá na intervalu

( a, { } Intervaly. Předpoklady: , , , Problém zapíšeme snadno i výčtem: { 2;3; 4;5}?

Teorie. Hinty. kunck6am

Integrály definované za těchto předpokladů nazýváme vlastní integrály.

2. INTEGRÁLNÍ POČET FUNKCE JEDNÉ PROMĚNNÉ

(5) Primitivní funkce

8. Elementární funkce

2.3 Aplikace v geometrii a fyzice Posloupnosti a řady funkcí Posloupnosti funkcí... 17

4.4.1 Sinová věta. Předpoklady: Trigonometrie: řešení úloh o trojúhelnících.

Vlnová teorie. Ing. Bc. Michal Malík, Ing. Bc. Jiří Primas. TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

I Diferenciální a integrální počet funkcí jedné proměnné 3

Fakulta aplikovaných věd

Cyklometrické funkce

1 Posloupnosti a řady.

Aplikace integrálního počtu v ekonomii

Pokud tato primitivní funkce platí na více intervalech, zapisujeme to najednou ve tvaru

NMAF061, ZS Písemná část zkoušky 16. leden 2018

1. Pokyny pro vypracování

NEWTONŮV INTEGRÁL. V předchozích kapitolách byla popsána inverzní operace k derivování. Zatím nebylo jasné, k čemu tento nástroj slouží.

Transkript:

Mtemtik 1A. PetrSlčJiříHozmn Fkult přírodovědně-humnitní pedgogická Technická univerzit v Liberci petr.slc@tul.cz jiri.hozmn@tul.cz 21.11.2016 Fkult přírodovědně-humnitní pedgogická TUL ZS 2016-2017 1/ 20

Určitý integrál Určitý integrál můžeme stručně chrkterizovt jko reálné číslo, kterým vyjdřujeme celkové množství, npříkld obsh, hmotnost, práci proměnné síly,... Motivční úloh: JkseurčíobshSobrzce? S. =0,25.f(0)+0,25.f(0,25)+0,25.f(0,5)+0,25.f(0,75)=0,55208 Počet částí Součet Počet částí Součet 4 0,552080 128 0,662669 8 0,606766 256 0,664429 16 0, 636 056 512 0, 665 176 32 0, 651 175 1024 0, 665 218 64 0, 658 848 2048 0, 666 228 Tkto vyjádříme čísl(součty), která přibližně vyjdřují číslo S. Přitom pltí, že číslo S může být vyjádřeno uvedeným postupem s libovolnou přesností. Fkult přírodovědně-humnitní pedgogická TUL ZS 2016-2017 2/ 20

Určitý integrál Poznámk Obdélníky můžeme vyjádřit mnoh způsoby tk, že jednu strnu kždého z nich volíme funkční hodnotu f(c), kde c je libovolné číslo v částečném intervlu. (v příkldě jsme volili levý krjní bod) HlednéčísloSjeurčenofunkcí f(x)=x 2 + 1 3 intervlem[0,1],zpisujemeho 1 0 (x 2 + 1 3 )dx čteme určitýintegrálfunkce x 2 + 1 3 nintervlu[0,1]. Fkult přírodovědně-humnitní pedgogická TUL ZS 2016-2017 3/ 20

Určitý integrál Definice Nechť fjefunkcedefinovnánintervlu[,b]. ) Intervl[, b] rozdělíme n částečné intervly [x 0,x 1 ],[x 1,x 2 ],...,[x n 1,x n ], kde =x 0 < x 1 < x 2 < < x n 1 < x n = b. Množinu dělících bodů D={x 0,x 1,x 2,...,x n } nzveme dělením D intervlu[, b]. Délkuintervlu[x i 1,x i ]oznčíme x i,tj. nzveme krokem dělením D. Mximální krok dělení D oznčíme x i = x i x i 1, i=1,2,...,n h(d)=mx 1 i n { x i }. Fkult přírodovědně-humnitní pedgogická TUL ZS 2016-2017 4/ 20

Určitý integrl b)kdnéfunkci fdělení Dutvořímesoučet S(D,f)=f(c 1 ) x 1 +f(c 2 ) x 2 + +f(c n ) x n, kde c 1, c 2,..., c n jsoulibovolnébody,zvolenévjednotlivýchčástečnýchintervlech, tj. c 1 [x 0,x 1 ], c 2 [x 1,x 2 ],...,c n [x n 1,x n ]. Součet S(D,f)nzvemeintegrálnímsoučtemfunkce f. c) Jestliže z uvedených předpokldů existuje tkové číslo I, které lze proximovt integrálním součtem s libovolnou přesností, tktotočíslo Inzývámeurčitýintegrálfunkce fnintervlu[,b] píšeme I= f(x)dx. Fkult přírodovědně-humnitní pedgogická TUL ZS 2016-2017 5/ 20

Určitý integrál Poznámk(přesný význm proximovt číslo I integrálním součtem s libovolnou přesností ) Prokždépřirozené kexistuječíslo H >0tk,žeprolibovolnédělení Dintervlu [,b]smximálnímkrokem h(d) < Hprolibovolnouvolbu c i [x i 1,x i ]pltí nerovnost S(D,f) I 0,5.10 k. Definice Jestližekdnéfunkci fnintervlu[,b]existujeurčitýintegrál,pkřekneme,žeje funkce f integrovtelná n intervlu[, b]. Intervl[,b]senzýváintegrčníobor,čisl, bjsouintegrčnímeze, jedolní mez, bhornímezfunkce fsenzýváintegrovnáfunkce. Poznámk Výpočet integrálu funkce f n intervlu[, b] se nzývá integrování funkce f n intervlu[, b]. Vstupem této operce je funkce f integrční meze, výstupem operce je číslo. Příkld Podledefiniceurčeteintegrálfunkce f(x)=knintervlu[,b]. Fkult přírodovědně-humnitní pedgogická TUL ZS 2016-2017 6/ 20

Určitý integrál Vět 8.1. Je-li funkce f spojitá n intervlu[, b], potom je n tomto intervlu integrovtelná. Vět 8.2. Je-lifunkce fomezenápočástechspojitánintervlu[,b],potomjentomto intervlu integrovtelná. Příkld Funkce f(x)= sinx x. (není definován v bodě 0, le je integrovtelná n libovolném intervlu[, b]) Fkult přírodovědně-humnitní pedgogická TUL ZS 2016-2017 7/ 20

Vlstnosti integrálů Hodnot integrálu závisí A) n integrčním oboru B) n integrovtelné funkci A) Vět 8.3. (ditivit integrálu vzhledem k integrčnímu oboru) Nechťje < c < b,funkce fjeintegrovtelnánintervlu[,b],právěkdyžje integrovtelná n intervlech[, c],[c, b]. Přitom pltí f(x)dx= c f(x)dx+ c f(x)dx. Větu 8.3 používáme v těchto přípdech: ) Integrovtelná funkce je zdán různými vzorci n různých intervlech. b) Integrovtelná funkce má konečný počet bodů nespojitosti. Příkld. f(x)= x, x [ 1,1]. Fkult přírodovědně-humnitní pedgogická TUL ZS 2016-2017 8/ 20

Vlstnosti integrálů Vět 8.4. Uvžujmedvěfunkce f g,definovnénintervlu[,b]lišícísenvzájemv konečnémpočtubodů.je-lijednznichintegrovtelnáv[,b],potomjeidruhá integrovtelná n[, b] plti f(x)dx= g(x)dx. Důsledek. Integrál nezávisí n tom, jk je funkce f definován v krjních bodech integrčního oboru. f(x)dxvyjdřujeintegrál fnkterémkolizintervlů[,b],[,b),(,b],(,b). Fkult přírodovědně-humnitní pedgogická TUL ZS 2016-2017 9/ 20

Vlstnosti integrálů Definice. Pro bdefinujemeurčitýintegráltkto: 1)Je-li > b,potom f(x)dx= (slovy: Záměnou mezí se změní znmení integrálu) 2)Je-li =b,potom b f(x)dx=0. f(x)dx. Fkult přírodovědně-humnitní pedgogická TUL ZS 2016-2017 10/ 20

Vlstnosti integrálů B) Vět 8.5. (linerit integrálu vzhledem k integrndu) Jsou-lifunkce f gintegrovtelnénintervlu[,b]kjelibovolnákonstnt, potomjsouintegrovtelnén[,b]funkce Kf f+g.přitompltí Kf(x)dx=K f(x)dx. (slovy: Vytknutí konstnty před integrční znk.) (f(x)+g(x))dx= f(x)dx+ g(x)dx. (slovy: Integrál součtu je roven součtu integrálů.) Fkult přírodovědně-humnitní pedgogická TUL ZS 2016-2017 11/ 20

Vlstnosti integrálů Důkz. Integrál proximujeme integrálními součty resp. n Kf(c i ) x i = K i=1 n [f(c i )+g(c i )] x i = i=1 n f(c i ) x i i=1 n f(c i ) x i + i=1 n g(c i ) x i s libovolnou přesností. Z integrovtelnosti funkcí f g vyplývá integrovtelnost funkcí n levé strně rovnosti. i=1 Fkult přírodovědně-humnitní pedgogická TUL ZS 2016-2017 12/ 20

Vlstnosti integrálů Vět 8.6. Jestliže pro integrovtelnou funkci f n intervlu[, b] pltí nerovnosti m f(x) M, potom pro její integrál pltí následující odhdy: m(b ) f(x)dx M(b ). Důsledek. 1. Je-li funkce f integrovtelná nezáporná n intervlu[, b], potom tké integrál n[,b]jenezáporný,tj. f(x)dx 0. 2.Jsou-lifunkce f gintegrovtelnén[,b]pltízdenerovnost f(x) g(x), potomstejnánerovnostpltíiprointegrályn[,b],tj. f(x)dx g(x)dx. Fkult přírodovědně-humnitní pedgogická TUL ZS 2016-2017 13/ 20

Vlstnosti integrálů Vět 8.7. (citlivost integrálu n mlou změnu integrovné funkce) Jsou-lifunkce f gintegrovtelnénintervlu[,b]pltízdenerovnost potom je f(x) g(x) 0,5.10 k, f(x)dx g(x)dx 0,5.10 k.(b ). Poznámk Význm věty lze vyjádřit tkto: Nhrdíme-li f v mlém intervlu dosttečně přesně funkcí g, bude přibližně stejně přesně nhrzen tké její integrál. Fkult přírodovědně-humnitní pedgogická TUL ZS 2016-2017 14/ 20

Vlstnosti integrálů Vět 8.8. (o střední hodnotě funkce n intervlu) Je-lifunkce fspojitánintervlu[,b],potomexistujelespoňjednočíslo x 0 [,b] tkové, že pltí f(x 0 )= 1 f(x)dx. (1) b f(x)dx=f(x 0 )(b ) Číslo f(x 0 )vyjádřenéintegrálem(1)senzývástředníhodnotfunkce fnintervlu [,b]. Fkult přírodovědně-humnitní pedgogická TUL ZS 2016-2017 15/ 20

Výpočet integrálu pomocí primitivní funkce V některých přípdech můžeme vyjádřit určitý integrál pomocí hodnot elementárních funkcí. Zákldem těchto metod jsou vzorce pro derivci funkce. Příkld Je-li F(x)=x 2,potom F (x)=2xpro x (, ). Obrácená úloh: Víme,žeje F (x)=2xpro x (, )mámeurčit F(x). (řešení,tj.funkci x 2 nzvemeprimitivnífunkcíkfunkci2xnintervlu(, )) Definice Funkci F nzveme primitivní funkcí k funkci f n intervlu J, jestližeprovšechnčísl x Jpltí Příkld x =1 F= x f=1 (sinx) =cosx F=sinx f=cosx (tgx) = 1 cos 2 x F=tgx f= 1 cos 2 x F = f. Fkult přírodovědně-humnitní pedgogická TUL ZS 2016-2017 16/ 20

Výpočet integrálu pomocí primitivní funkce Je-li Fprimitivnífunkcíkfn J(tj. F = fn J), pk F+cjetképrimitivnífunkcíkfn J(neboť(F+c) = F +c = f) To znmená: Má-li funkce primitivní funkci, pk jich má nekonečně mnoho. Příkld f(x)=2x F(x)=x 2 x 2 +1 x 2 2 Vět 9.1. Je-li Fprimitivnífunkcíkfunkci fnintervlu J, potomkždáprimitivnífunkcerůznáod Fjevetvru F+c,kde cjekonstnt.!!!!! Ne ke kždé funkci existuje primitivní funkce!!! Vět 9.2. Je-lifunkce fspojitánintervlu J,potomkníexistujeprimitivnífunkce Fn J. Fkult přírodovědně-humnitní pedgogická TUL ZS 2016-2017 17/ 20

Použití primitivní funkce pro výpočet určitého integrálu Je-lifunkce fintegrovtelnánintervlu[,b],potomprokždé c [,b]existuje c f(x)dx. Definujemenovoufunkcipro x [,b]předpisem H(x)= x f(u)du. Vět 9.3.(zákldní vět integrálního počtu) Je-li funkce f spojitá n intervlu[, b], potom funkce H(x)= máderivciprokždé x [,b]pltí x f(u)du H (x)=f(x). Fkult přírodovědně-humnitní pedgogická TUL ZS 2016-2017 18/ 20

Použití primitivní funkce pro výpočet určitého integrálu H(x)...vyjdřujejednuzprimitivníchfunkcíkfunkci fn[,b],dosď x= H()= f(u)du=0, dosď x=b tedy H(b)= f(u)du, f(x)dx=h(b)=h(b) 0=H(b) H(). Projinouprimitivnífunkci G(x)=H(x)+cdostneme f(x)dx=h(b) H()=G(b) c (G() c)=g(b) G(). Fkult přírodovědně-humnitní pedgogická TUL ZS 2016-2017 19/ 20

Výpočet integrálu pomocí primitivní funkce Vět 9.4.(Newton- Leibnizov) Je-li funkce f spojitá n intervlu[, b] F její primitivní funkce n tomto intervlu, potom je někdy píšeme f(x)dx=f(b) F(), f(x)dx=[f(x)] b. Příkld 2 1 2xdx=[x2 ] 2 1=2 2 1 2 =3. Fkult přírodovědně-humnitní pedgogická TUL ZS 2016-2017 20/ 20