background image

 

5. CAŁKI OZNACZONE 

 

n

x

x

x

P

,...,

,

1

0

- podział odcinka [ab] na n części, gdzie a = x

0

 < x

1

 < ... < x

n

 = bn

N. 

 x

k

 = x

k

 - x

k-1

 – długość k-tego odcinka podziału P,  1 

 k 

 n 

(P) = max{

 x

k

: 1 

 k 

 n } – średnica podziału P 

]

,

[

1

k

k

k

x

x

x

-punkt pośredni k-tego odcinka podziału P, 1 

 k 

 n 

f - funkcja ograniczona na przedziale [ab

1

( , )

(

)

n

k

k

k

f P

f x

x

 - suma całkowa funkcji f odpowiadającą podziałowi P odcinka [ab] oraz 

punktom pośrednim 

k

x

, 1 

 k 

 n tego podziału 

 

Suma całkowa jest przybliżeniem pola obszaru ograniczonego wykresem funkcji y = f(x), osią Ox i prostymi 
x = ax = b przez sumę pól prostokątów o podstawach 

k

x

 i wysokościach ,  1 

 k 

 n

 

 

Def.5.1 (całka oznaczona Riemanna) 
Niech funkcja f będzie ograniczona na przedziale [ab].  
Całkę oznaczoną Riemanna z funkcji f na przedziale [ab] definiujemy wzorem 

( )

0

1

( )

lim

(

)

b

n

k

k

P

k

a

f x dx

f x

x

 

o ile granica po prawej stronie znaku równości istnieje oraz nie zależy od  
1. sposobu podziałów P przedziału [ab]   
2. wyboru punktów pośrednich 

k

x

, 1 

 k 

 n.  

 
Przyjmujemy 

( )

0

a

a

f x dx

  oraz  

( )

( )

a

b

b

a

f x dx

f x dx

 

 dla a < b

 

Zamiast symbolu 

b

a

dx

x

f

)

(

 można pisać 

 

b

a

dx

x

f

,

)

(

  lub krótko 

b

a

 albo też 

 

b

a

f

,

 

Tw.5.1 (warunek wystarczający całkowalności funkcji) 
Jeżeli  funkcja  f  jest  ograniczona  na  przedziale  [a,  b]  i  ma  na  tym  przedziale  skończoną  liczbę  punktów 
nieciągłości I rodzaju, to jest na nim całkowalna. 

 

Tw.5.2 (Newtona – Leibniza) 
Jeżeli funkcja f jest ciągła na przedziale [ab], to 

 

)

(

)

(

)

(

a

F

b

F

dx

x

f

b

a

gdzie F - dowolna funkcja pierwotna funkcji f na przedziale [ab]. 
 

background image

 

Zamiast 

( )

( )

F b

F a

 będziemy pisali 

b

a

x

F

)

(

 lub 

b
a

x

F

)

(

 

Tw.5.3 
Jeżeli funkcje f i g są całkowalne na przedziale [ab]  oraz c

R, to 

a) 

b

a

b

a

b

a

dx

x

g

dx

x

f

dx

x

g

x

f

)

(

)

(

)

(

)

(

b) 

b

a

b

a

dx

x

f

c

dx

x

cf

)

(

)

(

 

Tw.5.4 (o całkowaniu przez części) 
Jeżeli funkcje f i g mają ciągłe pochodne na przedziale [ab], to 

b

a

b
a

b

a

dx

x

g

x

f

x

g

x

f

dx

x

g

x

f

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

/

/

 

Tw.5.5 (o całkowaniu przez podstawienie) 
Jeżeli 
1.  funkcja f jest ciągła na przedziale [ab], 
2.  funkcja 

  

:

,

,

a b

  

 ma ciągłą pochodną na przedziale [

], 

3. 

b

a

)

(

,

)

(

to 

dt

t

t

f

dx

x

f

b

a

)

(

)

(

)

(

/

 

Tw.5.6  
Jeżeli funkcja f jest całkowalna na przedziale [ab] oraz 

 (ab), to 

b

c

c

a

b

a

dx

x

f

dx

x

f

dx

x

f

)

(

)

(

)

(

 . 

 

Całka funkcji nieparzystej 
Niech funkcja f będzie nieparzysta i całkowalna na przedziale [-aa]. Wtedy 

a

a

dx

x

f

0

)

(

 

Całka funkcji parzystej 
Niech funkcja f będzie parzysta i całkowalna na przedziale [-aa]. Wtedy 

a

a

a

dx

x

f

dx

x

f

0

)

(

2

)

(

 
 
Zastosowania całek oznaczonych 

 

Pole trapezu krzywoliniowego 
Niech funkcje f i g będą ciągłe na przedziale [ab] oraz niech 
f(x) < g(x) dla każdego x 

 (ab).  

Pole  trapezu  krzywoliniowego  D  ograniczonego  wykresami 
funkcji f i g oraz prostymi x = ax = b wyraża się wzorem:  

( )

( )

b

a

D

g x

f x dx

 

 

 

background image

 

Pole trapezu krzywoliniowego ograniczonego wykresami funkcji x = d(y), x = g(y) gdzie y 

 [pq], wyraża 

się wzorem: 

( )

( )

q

p

D

g y

f y dy

 
Długość krzywej 

 

Niech funkcja f ma ciągłą pochodną na przedziale [ab].  
Długość krzywej 

, ( ) :

[ , ]

L

x f x

x

a b

 wyraża się wzorem: 

 

2

/

1

( )

b

a

L

f

x

dx

 

 

 

Objętość bryły obrotowej 
Niech funkcja nieujemna  będzie ciągła na przedziale [ab]. Ponadto niech T oznacza trapez 
krzywoliniowy ograniczony wykresem funkcji f, osią Ox oraz prostymi x = a,  x = b,  gdzie a < b.  
Objętość bryły V powstałej z obrotu trapezu krzywoliniowego T wokół osi Ox wyraża się wzorem: 

2

( )

b

a

V

f

x dx

 

 

 

 
Pole powierzchni bryły obrotowej 
Niech funkcja nieujemna f ma ciągłą pochodną na przedziale [ab].  
Pole powierzchni S powstałej z obrotu wykresu funkcji f wokół osi Ox wyraża się wzorem: 

2

/

2

( ) 1

( )

b

a

S

f x

f

x

dx

 