

 ,
где
 ,
где   - интегральная сумма функции
  - интегральная сумма функции  при
 при 
 ,
,  - интегральная сумма
функции
 - интегральная сумма
функции  при
 при 
 
 
Присвоим 
 - ому интервалу номер
- ому интервалу номер 

Тогда имеем


 ,
,
чему соответствует рассматриваемое равенство.
Основные теоремы.
Теорема 1.
Если

 на
интервале
 на
интервале  , то на этом интервале
, то на этом интервале
 
      
Пусть

 .
Тогда
.
Тогда 
 , где
, где  - интегральная сумма. Пусть также
 - интегральная сумма. Пусть также 
 или
 или  . Очевидно, что при
. Очевидно, что при  число
  число
 положительным быть не может:
 положительным быть не может:

что и требовалось доказать.
Теорема 2. Если на интервале  выполняется неравенство
 выполняется неравенство  , то
имеет место оценка интеграла
 , то
имеет место оценка интеграла 


Неравенство
 можно записать в виде
 можно записать в виде

Применив к ним предыдущую теорему, получим

или, согласно свойствам интеграла:







 - длина отрезка, то
- длина отрезка, то  или
 или
 . Точно также получим
. Точно также получим  , что и требовалось доказать.
, что и требовалось доказать.
Средним
значением определенного интеграла  называется число,
равное
  называется число,
равное  
Теорема о среднем значении определенного интеграла.
Пусть
существует  и
  и  -
наименьшее и наибольшее значения функции
  -
наименьшее и наибольшее значения функции  при
 при 

 .
Тогда найдется такое число
 .
Тогда найдется такое число          
 ,
что
  ,
что

Так
как  , то по теореме 2 имеем
 , то по теореме 2 имеем

Разделив
на   , получим
, получим


Здесь
 – значение непрерывной функции в
фиксированной точке.
– значение непрерывной функции в
фиксированной точке.
   называется интегралом с переменным верхним
пределом для функции
 называется интегралом с переменным верхним
пределом для функции   непрерывной
при
 непрерывной
при     

Такой
интеграл является функцией верхнего предела и поэтому обозначен как  .
.
Теорема.
Любая непрерывная на интервале  функция
 функция
 имеет на этом интервале первообразную. Одной из таких
первообразных является интеграл с переменным пределом
 имеет на этом интервале первообразную. Одной из таких
первообразных является интеграл с переменным пределом

Требуется
доказать, что между функциями  и
 и  при
 при  
 имеет место равенство
 имеет место равенство  . По
определению производной имеем
. По
определению производной имеем

,
где   
 
        


По теореме о среднем значении
 где
где  заключено
между
  заключено
между  .
.
Тогда


 
                
в
силу непрерывности   .
.
Формула Ньютона-Лейбница.
 -  основная формула интегрального
исчисления,
  -  основная формула интегрального
исчисления,                        - первообразная для
функции
 - первообразная для
функции  на интервале
 на интервале  .
.
Согласно предыдущей теореме
 .
 .
Положим      
 . Тогда
. Тогда  или
   или 
                 
 .
.                  .
.
Положим     
 .Тогда
  .Тогда 
Теорема о замене переменной в определенном интеграле.
Пусть
функция  непрерывна на замкнутом интервале
 непрерывна на замкнутом интервале  , который является множеством значений функции
, который является множеством значений функции  ,
, 
определённой для  и имеющей на этом множестве непрерывную
производную. Кроме того,
 и имеющей на этом множестве непрерывную
производную. Кроме того,  ,
,  .
.
Тогда имеет место формула

Рассмотрим одну из
первообразных  функции
 функции  .
По формуле Ньютона-Лейбница имеем
.
По формуле Ньютона-Лейбница имеем  и покажем, что правая
часть такая же. Возьмём функцию
 и покажем, что правая
часть такая же. Возьмём функцию  и продифференцируем её:
 и продифференцируем её:
 , где
использовано определение первообразной по аргументу
, где
использовано определение первообразной по аргументу  :
:  .
.
Тогда функция  – первообразная для подынтегральной
функции
 – первообразная для подынтегральной
функции  и по формуле Ньютона-Лейбница получим
 и по формуле Ньютона-Лейбница получим
 или
согласно условию теоремы
 или
согласно условию теоремы
 .
.
Теорема об интегрировании по частям.
Пусть функции  и
 и  имеют
непрерывные производные на множестве
 имеют
непрерывные производные на множестве  . Тогда имеет место
формула
. Тогда имеет место
формула 
Так как  , то эту формулу можно записать
, то эту формулу можно записать  .
.
Легко видеть, что функция  является первообразной
для функции
 является первообразной
для функции  и по формуле Ньютона-Лейбница
 и по формуле Ньютона-Лейбница
 .
.
Отсюда и получается искомое выражение.
Геометрические положения определённого интеграла.
1. Площадь криволинейной трапеции.
Пусть на множестве  задана непрерывная или кусочно-непрерывная
функция
 задана непрерывная или кусочно-непрерывная
функция  , графиком которой является некоторая
линия. Проведём две прямые
, графиком которой является некоторая
линия. Проведём две прямые  и
 и  ,
,  и
получим криволинейную трапецию, образованную заданной линией, прямыми
 и
получим криволинейную трапецию, образованную заданной линией, прямыми  ,
,  и
отрезком оси абсцисс
 и
отрезком оси абсцисс  . Составим интегральную сумму
. Составим интегральную сумму  , где
, где  –
площадь i-ой криволинейной трапеции. Тогда, согласно определению определённого
интеграла получим
 –
площадь i-ой криволинейной трапеции. Тогда, согласно определению определённого
интеграла получим
 ,
,
 при
 при  и
 и  – элемент
площади – бесконечно малая величина первого порядка.
 – элемент
площади – бесконечно малая величина первого порядка.
2. Длина линии.
А) Декартово задание функции.
Пусть на множестве  , задана функция
, задана функция  ,
имеющая внутри этого множества непрерывную производную. Тогда на декартовой
координатной проекции имеем линию, длина которой
,
имеющая внутри этого множества непрерывную производную. Тогда на декартовой
координатной проекции имеем линию, длина которой  неизвестна.
 неизвестна.
Разобьем линию на  частей, длина каждого из которых
 частей, длина каждого из которых  . Проведём прямые
. Проведём прямые  ,
,
 и при их пересечении с линией получим
точки с координатами
 и при их пересечении с линией получим
точки с координатами  и
 и  ,
,  .
.
Проведя через точку  прямую
 прямую  ,
получим криволинейный треугольник со сторонами, равными
,
получим криволинейный треугольник со сторонами, равными  и
 и
 . Соединив отрезком прямой точки
. Соединив отрезком прямой точки  , получим прямоугольный треугольник с
гипотенузой, равной
, получим прямоугольный треугольник с
гипотенузой, равной 
Суммируем длины участков линии
 .
Переходя к пределу при
.
Переходя к пределу при  и
 и  (или
 (или  ), получим по определению определённого
интеграла длину линии
), получим по определению определённого
интеграла длину линии  :
:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.