3. Funkcje rzeczywiste i zmienne.
Def. Funkcja określoną na zb X o wart w zb Y nazywamy przyporządkowanie każdemu el ![]()
dokładnie jednego el ![]()
. Taką funkcję ozn ![]()
, a wart f w pkt x ozn f(x).
Def. Niech ![]()
X nazywamy dziedziną funkcji f i ozn ją Df. El dziedziny nazywamy argumentami.
Y nazywamy przeciwdziedziną funkcji f i oznaczamy
Zb Wf :=![]()
nazywamy zb wartości f a jego El wartościami funkcji.
Def. Wykresem funkcji ![]()
nazywamy zbiór Gf={(x,f(x)):![]()
Df}
Def. Jeżeli dla funkcji f zachodzi Df![]()
R, Wf ![]()
R, to mówimy o funkcji rzeczywistej jednej zmiennej. ![]()
, x![]()
R
U. Wykres funkcji![]()
możemy rys w ukł kartezjańskim jako punkty o wsp (x, f(x)), x![]()
Df
Def. Niech A![]()
X, ![]()
Zawężeniem funkcji do zbioru A nazywamy funkcję f¦A:![]()
określona wzorem f¦A(x)=f(x) ![]()
Def. Funkcja ![]()
jest ograniczona jeżeli jej zbiór wartości jest ograniczony. Funkcja nie jest ogr jeżeli nie jest ograniczona.
Def. Funkcja ![]()
jest okresowa jeżeli ![]()
x+t![]()
Df i f(x+t)=f(x). Liczbę t nazywamy okresem funkcji f. Najmniejszym okresem funkcji (o ile istnieje) nazywamy jej okresem podstawowym.
Def. Funkcja ![]()
jest parzysta jeżeli ![]()
Funkcja ![]()
jest nieparzysta jeżeli ![]()
U. Wykres funkcji parzystej jest symetryczny wzg osi Oy. Wykres funkcji nieparzystej jest sym wzg środka układu.
Def. Funkcja ![]()
jest /rosnąca/malejąca/niemal/nieros/ jeżeli ![]()
/f(x1)<f(x2)/ f(x1)>f(x2)/ f(x1)![]()
f(x2)/ f(x1)![]()
f(x2)/
Funkcje rosnącą i malejącą nazywamy funkcją silnie monotoniczną a funkcje niemalejącą i nierosnącą funkcją słabo monotoniczną.
Def. Funkcję![]()
nazywamy injekcją jeżeli![]()
f(x1)![]()
f(x2)
Def. Funkcję ![]()
nazywamy surjekcją jeżeli Wf=R
Def. Funkcję ![]()
nazywamy bijekcją jeżeli jest injekcja i surjekcją.
U. Funkcja ![]()
jest /injekcją/surjekcją/bijekcją/ jeżeli wykres Gf przecina się z dowolną prosta poziomą /co najwyżej/co najmniej/dokładni/ jeden raz.
Obs. Funkcja f jest silnie mon ![]()
f jest injekcją (![]()
)
Def. Niech ![]()
,![]()
przy czym X,Y![]()
R oraz Wf![]()
Dg Możemy wtedy zdefiniować g![]()
f będące złożeniem funkcji g (zew) z funkcją f (wew) wzorem:
g![]()
f(x)=g(f(x)),![]()
U. Składanie funkcji nie jest operacją przemienną.
Def. Niech ![]()
Mówimy że funkcja f jest odwracalną ![]()
![]()
taka że,
1. ![]()
(g![]()
f)(x)=x 2. ![]()
(f![]()
g)(y)=y
Funkcję g nazywamy wtedy funkcją odwrotną do funkcji f i ozn f-1
Obs. Funkcja ![]()
jest odwracalna ![]()
funkcja jest injekcją
Obs. Funkcje ![]()
i ![]()
są wzajemnie odwrotne ![]()
1. Wf=Dg i Wg=Df 2. wykresy Gf i Gg są sym wzg prostej y=x
Def. Pierwiastkiem (miejscem) zerowym funkcji ![]()
nazywamy x![]()
Df taki że f(x)=0
Def. Funkcjami elementarnymi nazywamy funkcje, które można otrzymac z podstawowych funkcji elementarnych za pomocą skończonej liczby działań arytmetycznych oraz operacji składania funkcji.
Def. Wielomianem nazywamy f.W:R![]()
R określoną wzorem:
![]()
gdzie ![]()
dla i![]()
{0,...,n},an
![]()
0. Liczby a nazywamy współczynnikami wielomianu, w szczególności a0 nazywamy wyrazem wolnym. Liczbe n nazywamy stopniem wielomianu i ozn deg W
U. Każdy wielomian jest skończona sumą iloczynu funkcji stałych przez funkcje potęgowe, a zatem f. elementarną.
Def. Mówimy że wielomian jest podzielny przez wielomian V jeżeli istnieje wielomian P taki że W(x)=V(x)P(x) ![]()
.
Def. Wielomian nazyw nierozkładalnym jeżeli nie jest podzielny przez żaden inny wiel.
Tw. (dzielenie wielomianów z resztą), Niech W,V- wielomiany takie że degV![]()
degW. Wówczas istnieją jedne jedyne wielomiany PiR takie że W(x)=P(x)*V(x)+R(x) ![]()
, przy czym degR<degV
Def. Wielomian R nazywamy resztą z dzielenia W przez V
Def. Funkcje wymierne nazywamy funkcję postaci Q(x)=L(x)/M(X), gdzie L i M są wielomianami, M![]()
/ 0
U. Każda funkcja wymierna jest ilorazem dwóch wielomianów (funkcji El) więc jest funkcją elementarną.
Def. Funkcje wymierną nazywamy właściwą gdy deg L<deg M.
Tw. Każdą f wymierną można przedst. W postaci sumy wielomianów i f wymier wł.
Def. Funkcję wym postaci ![]()
gdzie ![]()
,a ![]()
nazywamy ułamkiem prostym pierwszego rodzaju.
Def. Funkcję wym postaci ![]()
gdzie ![]()
![]()
oraz ![]()
nazywamy ułamkiem prostym drugiego rodzaju.
4. Ciągi
Def. Ciągiem nazyw dowolną funkcję określona na N. Jego wartość dla Arg ![]()
nazyw n-tym wyrazem ciągu i oznacz an a cały ciąg (an) ![]()
Def. Ciągiem liczbowym nazyw dowolny ciąg o wart w R
Def. Ciąg (an) ![]()
nazyw ograniczonym jeżeli:![]()
Def. Ciąg (an) ![]()
nazywamy /rosnącym/ malejącym/ niemal/ nieros/ jeżeli ![]()
/
Ciąg rosnący lub malejący nazywamy ciągiem silnie mon a niemalejący lub nierosnący ciągiem słabo mon.
Def. Mówimy że ciąg (an) jest zbieżny do liczby g (zmiana do g, ma granicę g), jeżeli: ![]()
Piszemy wtedy ![]()
an=g lub an![]()
g |an-g|<![]()
Def. Mówimy, że ciąg (an) jest zbieżny do /![]()
/![]()
/ (zmierza do /![]()
/![]()
/, ma granicę niewłaściwą /![]()
/![]()
/) jeżeli ![]()
/an![]()
M/an![]()
M/. Piszemy wtedy ![]()
an=![]()
lub an![]()
Def. Niech (an) będzie dow ciągiem oraz niech (kn) będzie dowolnym rosnącym ciągiem liczb nat. Ciag bn=akn ![]()
nazywamy podciągiem ciągu an.
Tw. Ciąg zbieżny nie może mieć dwóch różnych granic.
Tw. Każdy ciąg zbieżny jest ograniczony. Nie każdy ogr jest zbieżny.
Tw. Każdy ciąg mon i ograniczony jest zbieżny.
Tw. (o 3 ciągach) Niech (an),(bn),(cn) będą ciągami takimi że:
1. an![]()
bn![]()
cn dla prawie wszystkich n 2. ![]()
an=![]()
cn=![]()
Wtedy ciąg (bn) też jest zbieżny i ![]()
bn=g
Tw. (o 2 ciągach) Niech (an), (bn)- ciągi
1. an
2. |
|
Def. Ciąg (an) nazywamy arytmetycznym jeżeli ![]()
Liczbę r nazywamy różnicą ciągu arytm.
Obs. an- arytm![]()
an=a1+(n-1)r Sn=a1+...+an=![]()
*n
Def. Ciąg (an) nazywamy geometr jeżeli ![]()
Liczbę q nazywamy ilorazem ciągu geom.
Obs. An- geom ![]()
an=a1*qn-1 Sn=a1*![]()
S=![]()
Sn=a1+a2+a3+…=![]()
,gdy|q|<1
Obs. |q|<1![]()
c.geom (an)![]()
0
q>![]()
(an![]()
![]()
gdy a1>) lub (an![]()
![]()
gdy a1<0)
g=1![]()
an![]()
a1, q![]()
-1![]()
an nie ma granicy.
5. Granica funkcji
Def. Otoczeniem pkt x0![]()
R o promieniu r>0 nazywamy przedział Vx,r=(x0-r, x0+r)
Def. Sąsiedztwem pkt x0![]()
R o promieniu r>0 nazywamy zbiór S(x0,r)=V(x0,r)\{x0}
Def. Sąsiedztwem /prawostronnym/ lewostronnym/ x0![]()
R o promieniu r>0 nazywamy przedział /S+(x0,r)=(x0,x0+r)/ S(x0,r)=( x0-r ,x0)
Def. Sąsiedztwem /![]()
/ ![]()
/nazywamy dowolny przedział postaci /S(a, ![]()
)= (a, ![]()
)/ S(a, ![]()
)= (![]()
,a)/
Def. Niech ![]()
funkcja ![]()
,q![]()
R. Załóżmy, że ![]()
S(x0,r) ![]()
Df. Mówimy że funkcja f zmienia w pkt x0 (ma w pkt x0 granice) do /g/![]()
/![]()
/, co oznaczamy ![]()
f(x)=/g/![]()
/![]()
/ jeżeli
(def. Heinego) ![]()
ciągu(xn) ![]()
S(x0,r) ![]()
xn=x0![]()
![]()
f(x0)=/g/![]()
/![]()
/
(def. Cauchyego)/ ![]()
/ ![]()
/![]()
/![]()
/![]()
/ ![]()
/![]()
/
Def. Załóżmy że ![]()
S+(x0,r) ![]()
Df. Mówimy że funkcja zmierza z prawej str w pkt x0 do /g/![]()
/![]()
/ co oznaczamy ![]()
f(x)= /g/![]()
/![]()
/ jeżeli
(def. Heinego)![]()
ciągu(xn)![]()
S+(x0,r) ![]()
xn=x0![]()
![]()
f(xn)=/g/![]()
/![]()
/
(def. Cauchyego)/ ![]()
/ ![]()
/![]()
/![]()
/ ![]()
/![]()
/![]()
/
U. analogicznie definiuje się granice lewostronną funkcji w pkt.
Def. Załóżmy że ![]()
![]()
![]()
Df. Mówimy że funkcja zmierza w![]()
do /g/![]()
/![]()
/ co oznaczamy ![]()
f(x)= /g/![]()
/![]()
/ , jeżeli
Albo f(x)![]()
/g/![]()
/![]()
/
(def. Heinego)![]()
ciągu(xn)![]()
![]()
![]()
xn=![]()
![]()
![]()
f(xn)=/g/![]()
/![]()
/
(def. Cauchyego)/ ![]()
/ ![]()
/![]()
/![]()
/ ![]()
/![]()
/![]()
/
U. Analogicznie definiujemy granice w ![]()
(K<0,S(K, ![]()
),N<K,S(N, ![]()
))
Tw. (o granicach funkcji złożonej) Niech f,g ![]()
1. ![]()
f(x)=B 2.f(x) ≠B w pewnym sąsiedztwie A 3. ![]()
g(y)=C Wtedy ![]()
g(f(x))=C, gdzie A,B,C![]()
R![]()
{![]()
,![]()
} przy czym granice liczbowe mogą być obu lub jednostronne.
Tw. (o trzech funkcjach) Niech f,g,h, ![]()
1. f(x)![]()
g(x) ![]()
h(x) 2. ![]()
f(x)![]()
![]()
h(x)=g![]()
R
Wtedy ![]()
g(x)=a, gdzie A![]()
R![]()
{![]()
,![]()
}, SA oznacza sąsiedztwo A przy czym granice mogą być obu lub jednostronne.
Tw. (o dwóch funkcjach) Niech f,g ![]()
1. f(x)<g(x) ![]()
2. ![]()
f(x)= ![]()
Wtedy ![]()
g(x)= ![]()
,gdzie A![]()
R![]()
{![]()
,![]()
}, S(A) oznacza sąsiedztwo A, przy czym granice w pkt mogą być obu lub jednostronne.
Tw. (o zachowaniu nierówności w granicy)
f(x) ![]()
M![]()
R ![]()
f(x)![]()
M![]()
R ![]()
gdzie A![]()
R![]()
{![]()
,![]()
}, S(A) oznacza sąsiedztwo A, przy czym granice w pkt mogą być obu lub jednostronne.
6. Ciągłość funkcji
Def. Funkcja ![]()
jest ciągła w pkt x0![]()
R jeżeli:
1. f jest określona w x0 (x0![]()
Df) 2.f ma granicę w pkt x0 3. ![]()
f(x)=f(x0)
Def. Funkcja ![]()
jest /prawostronnie/ lewostronnie/ ciągła w pkt x0 jeżeli:
1.f jest określona w x0 2.f ma granice /prawostr/ lewostr/ w x0 3. ![]()
f(x)=f(x0)
Obs. F jest ciągła w x0![]()
f jest ciągła w x0 lewo-prawostronnie.
Def. F ![]()
jest ciągła jeżeli jest ciągła w każdym pkt swojej dziedziny.
Tw. (o ciągłości f. odwrotnej), Niech ![]()
będzie silnie monotoniczną surjekcją (I,J przedziały). Jeśli f jest f ciągłą to f -1:I![]()
J też.
Tw. (o lokalnym zachowaniu znaku), Niech ![]()
będzie funkcja ciągłą na przedziale I![]()
X Jeśli x0![]()
I i f(x0) ![]()
0, to![]()
przedział taki, że x0![]()
J i f(x)*f(x0)>0 ![]()
.
Tw. Weierstrassa (o przyjmowaniu kresów), f:![]()
funkcja ciągła na przedziale domkniętym i ograniczonym przyjmuje na tym przedziale kresy, tzn ![]()
![]()
U. bez założenia domkniętości lub ograniczoności dziedziny albo ciągłości teza nie musi być spełniona.
Tw. Darboux (o przyjmowaniu wart pośrednich), Niech f: ![]()
będzie funkcją ciągłą taką że /f(a)<f(b)/ f(b)<f(a)/ Wtedy /![]()
/![]()
/ ![]()
.
Tw, Darboux (o miejscach zerowych funkcji), Niech f: ![]()
będzie funkcją ciągłą taką że f(a)*f(b)<0 Wtedy ![]()
.
7. Pochodna funkcji
Def. Niech ![]()
będzie funkcją ![]()
. Załóżmy że ![]()
. Jeżeli istnieje granica tzw ilorazu różnicowego ![]()
to mówimy że funkcja jest różniczkowalna w pkt x0 i granicę tą nazywamy pochodną f w pkt x0.f'(x0)
Def. Niech f,g będą funkcjami których wykresy przecinaja się w pkt (x0,y0), różniczkowalnymi w pkt x0. Kątem przecięcia wykresów funkcji f i g nazywamy mniejszy z katów φ między stycznymi do wykresów tych funkcji w pkt. Ich przecięcia.
Obs. Miara kąta przecięcia wykresów f i g wyraża się wzorem ![]()
gdy f'(x0)*g'(x0) ≠-1, natomiast ![]()
gdy f'(x0)*g'(x0)=-1 lub ![]()
,![]()
Def. Normalną do wykresu f w pkt x0 nazywamy prostą prostopadłą do stycznej do wykresu f w pkt styczności (x0,f(x0))
Obs. Równanie normalnej do wykresu f w pkt. x0 wyraża się wzorem ![]()
jeśli f'(x0) ≠0 albo x=x0, gdy f'(x0)=0
Def. Niech ![]()
będzie f, ![]()
Załóżmy że ![]()
/S+(x0,r)/ S-(x0,r)/ <Df. Jeżeli istnieje granica ilorazu różnicowego lim/h→0+/ h→0-/![]()
, to mówimy że funkcja f jest /prawostr/ lewostr/ różniczkowalna w pkt x0 i granice tą nazywamy pochodną /prawostr/ lewostr/ f w pkt x0.
Def. Jeśli ![]()
jest różniczkowalna na zb ![]()
to możemy określić pochodną funkcji jako funkcję ![]()
przyjmującą w pkt x![]()
I wartość f'(x)
Tw. (o pochodnej złożonej) niech f będzie funkcją różniczkowalną w pkt x0, a g- funkcją różniczkowalna w pkt f(x0). Wtedy ![]()
.
Tw. ( o pochodnej f odwrotnej) Niech ![]()
będzie funkcją taką, że :
1. f jest ciągła w pewnym otoczeniu V(x0,r) 2. f jest silnie monotoniczna na V(x0,r)
3. f jest różniczkowalna w pkt x0 4. f'(x0) ≠0
Wtedy (f -1)'(y0)=![]()
, gdzie y0=f(x0)
Tw. Rolle'a- Niech ![]()
będzie f ciągłą, różniczkowalną na (a,b) taka że f(a)=f(b) Wtedy ![]()
Tw. Lagrange'a- niech ![]()
będzie f ciągłą różniczkowalną na (a,b) Wtedy ![]()
.
Tw. (Reguła de L'Hospitala) Niech f,g będą funkcjami spełniającymi warunki
1a. ![]()
przy czym g(x) ≠0 ![]()
1b. ![]()
2. Istnieje ![]()
Wtedy ![]()
. S(A) oznacza sąsiedztwo A przy czym granice w pkt mogą być obustr jak i jednostr (wtedy S(A) oznacza odpowiednie obustronne bądź jednostronne sąsiedztwo A).
Def. ![]()
różniczkowalna w x0![]()
Df. Różniczką funkcji f w pkt x0 nazywamy funkcję df(x0) zmiennej ∆x=x-x0 zadany wzorem df(x0)( ∆x)=f'(x0)= ∆x
Def.
Tw. (wzór Leibniza) Jeśli f,g są n-krotnie różniczkowalne w x0 to ich iloczyn również zachodzi wzór: ![]()
Def.
F jest n- krotnie różniczkowalną w pkt x0. Wielomian![]()
nazywamy wielomianem Taylora rzędu n funkcji f w pkt x0
Dla x0=0 wielomian ten będziemy nazywać wielomianem Mclarina. Wyrażenie Rn(x)=f(x)-fn-1(x) nazywamy n-tą resztą Lagrange'a.
Tw. (Wz Taylora z resztą Lagrange'a) Jeśli f jest funkcją ciągłą f jest n-krotnie różniczkowalna na przedziale ![]()
jest funkcją ciągłą, f jest n- krotnie różniczkowalna na przedziale ![]()
to ![]()
Tzn.![]()
8. Badanie przebiegu zmienności funkcji
Def. Prosta x=a jest asymptotą pionową /lewostr/ prawostr/ funkcji f, jeżeli ![]()
Def. Prosta x=a jest asymptota pionową funkcji f jeżeli jest jednocześnie jej asymptotą pionową lewo- i prawostronną.
Def. Prosta y=a jest asymptotą poziomą funkcji f, jeżeli ![]()
Obs. Aby funkcja mogła mieć asymptotę poziomą musi być określona w pewnym sąsiedztwie +∞ lub -∞.
Def, Prosta y=ax+b a≠0 jest a.ukośną funkcji f jeżeli ![]()
Obs. Aby f mogła mieć a.ukośną musi być określ w pewnym sąsiedztwie +∞ lub -∞
Tw. (Warunki wystarczające monotoniczności funkcji) Niech I będzie przedziałem ![]()
funkcja różniczkowalna. Jeśli ![]()
:
1. f'(x)=0![]()
f jest stała na I 2. f'(x)>0![]()
f jest rosnąca na I
3. f'(x)≥0![]()
f jest niemalejąca na I 4. f'(x)<0![]()
f jest malejąca na I
5. f'(x)≤0![]()
f jest nierosnąca na I
Def. Funkcja ![]()
ma w pkt x0![]()
Df słabe /maks/ min/ lokalne jeżeli ![]()
/f(x)≤f(x0)/ f(x)≥f(x0)/ . Jeżeli f ma w x0 maks lub min lokalne to mówimy że f ma w x0 ekstremum lokalne.
Tw. Fermata (warunek Kon istnienia eks) Jeśli f jest różniczkowalna w x0 i ma w x0 ekstremum lokalne (słabe), to f'(x0)=0
Tw. (I war wyst ist eks) Jeżeli ![]()
f jest różniczkowalna w V(x0,r)i f'(x0)=0, to:
1. ![]()
oraz ![]()
f ma w x0 maks lok.
2. ![]()
oraz ![]()
f ma w x0 min lok.
Tw. (II war wyst ist eks) Jeżeli ![]()
f ma ciągłą n-tą pochodną na V(x0,r), przy czym f'(x0)=f''(x0)=…=f(n-1)(x0)=0, to:
1. n jest parzyste i f(n)(x0)<0![]()
f ma w x0 maks lok
2. n jest parzyste i f(n)(x0)>0![]()
f ma w x0 min lok
3. n jest nieparzystei f(n)(x0) ≠0![]()
f nie ma ekstremum w x0
Def. F ma w x0![]()
Df /maks/ min/ globalne jeżeli ![]()
/ f(x)≤f(x0)/ f(x)≥f(x0)/ Jeśli f ma w x0 maks lub min globalne to mówimy że ma w x0 eks globalne.
Def. Funkcję ![]()
nazywamy /wypukłą/ wklęsłą/ jeśli /![]()
takich, że x1<x2![]()
f(x) / </ >/ ![]()
U. funkcja jest wypukła jeżeli odcinek dowolnej siecznej jej wykresu między pktmi jej przecięcia z wykr funkcji leży nad tym wykresem, a wklęsła jeżeli leży pod wykresem funkcji.
Tw. (warunki wystarczające wklęsłości i wypukłości) Jeżeli ![]()
jest dwukrotnie różniczkowalna i ![]()
/ f”(x)>0/ f”(x)<0/ to f jest / wypukła/ wklęsła/
Def. Niech ![]()
będzie określona i różniczkowalna w pewnym otoczeniu pkt x0![]()
Df (dopuszczamy przypadek nieistnienia pochodnej w pkt x0, ale przy założeniu że ![]()
oraz ![]()
Tw. (warunek konieczny istnienia pkt przegięcia) Jeśli f”(x0) istnieje i f ma w (x0,f(x0)) pkt przegięcia![]()
f”(x0)=0
Tw. (warunek wystarczający istnienia pkt przegięcia) Niech![]()
będzie określona i różniczkowalna w pewnym otoczeniu x0![]()
Df, f”(x0)=0 oraz funkcja f” jest określona w pewnym otoczeniu x0 i zmienia w nim znak/ +/- / -/+ / wtedy (x0,f(x0)) jest pkt przegięcia wykresu f.
9. Całka nieoznaczona.
Def. Funkcję ![]()
nazywamy f pierwotną funkcji f jeśli ![]()
.
Tw. Niech ![]()
będzie funkcją pierwotna funkcji f wtedy każda f ![]()
zadana wzorem G(x)=F(x)+C, gdzie C![]()
R jest również pierwotną funkcji f i wszystkie jej pierwotne są takiej samej postaci.
Tw. Jeśli f jest f ciągłą na przedziale I, to ma f pierwotną n I.
Def. Całką nieoznaczona funkcji f nazywamy rodzine wszystkich funkcji pierwotnych funkcji f ![]()
Def. Funkcją całkowalną nazywamy funkcje która posiada pierwotną. Zbiór funkcji całkowalnych na przedziale I oznaczać będziemy S(I).
Tw. Niech f'![]()
S(I) Wtedy ![]()
Tw. (liniowość całki nieoznaczonej) ![]()
![]()
![]()
Tw. (całkowanie przez części) ![]()
Wtedy ![]()
Tw. (Całkowanie przez podstawianie) Niech ![]()
będą przedziałami ![]()
funkcją różniczkowalną, o ciągłej pochodnej g' ![]()
funkcja ciągła wtedy ![]()
10. Całka oznaczona
Def. Podziałem odcinka ![]()
na n części, gdzie n![]()
N nazywamy zbiór liczb P={x0,x1,...,xn} taki że a=x0<x1<…<xn-1<x1=b
Def. Ciąg {Pn}m![]()
N podziałów przedziału ![]()
nazywamy normalnym ciągiem podziału jeżeli ![]()
Def. Powiemy, że funkcja f jest całkowalna (w sensie Riemana) na przedziale![]()
jeżeli dla każdego normalnego ciągu podziałów {Pm}m![]()
N przedziału ![]()
i każdego wyboru pktów pośrednich granica ciągu sum całkowalnych ![]()
istnieje i jest taka sama.
Def. Jeżeli funkcja f jest całkowalna (w sensie Riemana) na przedziale ![]()
to wspólną granicę ciągu sum całkowych nazywamy całką oznaczoną (Riemana) z funkcji f na przedziale![]()
i oznaczamy ją ![]()
. ![]()
dla dowolnego wz ciągu podziałów przedz ![]()
i dla każdego wyboru pktów pośrednich.
U. Przyjmujemy że ![]()
.
Własności całki oznaczonej:
Tw. Każda funkcja ciągła na przedziale ![]()
jest na nim całkowalna.
Tw. (liniowość całki ozn) ![]()
ciągłe, c![]()
R, wtedy ![]()
![]()
Tw. Newtona- Lecbriza (I główne tw. Rachunku całkowego)![]()
ciągła, ![]()
dowolna pierwotna funkcji f wtedy ![]()
Tw. (całkowanie przez części) Niech ![]()
Wtedy ![]()
Tw. (całkowanie przez podst) ![]()
ciągła, ![]()
różniczkowalna taka że ![]()
wtedy ![]()
.
Tw. (II główne tw rachunku całkowego) ![]()
ciągła wtedy funkcja ![]()
jest różniczkowalna w przedziale![]()
i jej pochodna wyraża się wz ![]()
.
Zast całki oznaczonej w geometrii.
Tw. ![]()
ciągła wtedy pole obszaru ograniczonego prostymi x=a, x=b, y=0 i wykresem funkcji f wynosi ![]()
.
U. Jeżeli f przyjmuje także wart ujemne to ![]()
ilustruje nam różnicę pomiędzy sumą pól obszarów zawartych pod wykresem f i nad osią Ox, a sumą pól obszarów zawartych nad wykresem f i pod Ox.
Tw. (dł. Krzywej) Niech ![]()
będzie różniczkowalna o ciągłej pochodnej. Wtedy dł krzywej będąca wykresem f , ![]()
wyraża się wz ![]()
.
Tw. (obj bryły Obr) ![]()
ciągła. Niech P oznacza figurę ograniczoną przez x=a, x=b, y=0 i wykres f. Wtedy objętość bryły Bx powstałej przez obrót figury dookoła osi Ox wyraża się: ![]()
. Jeśli ponadto a≥0 to obj bryły powst przez obrót dookoła Ox wyraża się: ![]()
.
Tw. (pole pow. Bryły Obr) Niech ![]()
będzie f różniczkowalna o ciągłej pochodnej. Wtedy pole pow Ex powstałej przez obrót wykresu f dookoła osi )x wyraża się:![]()
. Jeśli ponadto a≥0 to pole pow ![]()
powstałej przez obrót wykresu f dookoła osi Oy wyraża się:![]()
.
10. Całka niewłaściwa
Def. ![]()
-funkcje ciągłe. Całką niewłaściwą (I rodzaju) na przedziale nieograniczonym funkcji: f,g,h definiujemy odpowiednio jako: ![]()
![]()
, ![]()
,![]()
. Jeżeli granica występująca w definicji całki niewłaściwej istnieje i jest liczbą to całkę nazywamy zbieżną. W przeciwnym wypadku mówimy że całka jest rozbieżna.
Def. ![]()
f nieokreślona w b, ![]()
g nieokreślona w g, ![]()
, h nieokreślona w a i b . Całką niewłaściwą II rodzaju na przedziale ![]()
funkcji f,g,h definiujemy odpowiednio jako: ![]()
, ![]()
, ![]()
,gdzie![]()
. Jeśli granica występująca w def istnieje i jest liczbą to całkę naz zbieżną, wpw- rozbieżną.