plik


ÿþSIMR 2010/11, Analiza 1, wykBad 9, 2010-12-02 CaBka nieoznaczona Definicja: Niech dana bdzie funkcja f : I ’! R, gdize I ‚" R jest przedziaBem. Funkcj pierwotn tej funkcji nazywamy ka|d funkcj F : I ’! R tak, |e ("x " I) F (x) = f(x). Zbiór wszystkich funkcji pierwotnych funkcji f nazywamy caBk nieoznaczon i oznaczamy symbolem: f(x)dx Uwaga 1: PrzedziaB I mo|e by domknity I =< a, b > . Wtedy w koDcach przedziaBu F (a) i F (b) s pochodnymi jednostronnymi. Uwaga 2: Je|eli istnieje funkcja pierwotna funkcji f , to istnieje nieskoDczenie wiele funkcji pierwotnych ró|nicych si tylko o staB: Je|eli F1(x) = f(x) i F2(x) = f(x) to (F1(x) - F2(x)) = 0 czyli F1(x) - F2(x) = C na przedziale I. Uwaga 3: Operacj obliczania caBki nieoznaczonej nazywamy caBkowaniem. CaBkowanie jest operacj odwrotn do ró|niczkowania. Wikszo[ technik obliczania pochodnych ma swoje odpowiedniki obliczania caBek. CaBki nieoznaczone funkcji elementarnuch x±+1 1. x±dx = + C , ± = -1 ± + 1 1 2. dx = ln |x| + C x 3. exdx = ex + C 4. sin xdx = - cos x + C 5. cos xdx = sin x + C 1 6. dx = tg x + C cos2 x 1 7. dx = - ctg x + C sin2 x 1 8. dx = arc tg x + C 1 + x2 1 " 9. dx = arc sin x + C 1 - x2 10. sinh xdx = cosh x + C 11. cosh xdx = sinh x + C 1 12. dx = tgh x + C cosh2 x 1 1 13. dx = - ctgh x + C sinh2 x Podstawowe wBasno[ci caBki nieoznaczonej ZakBadamy, |e funkcje f, g : I ’! R s caBkowalne. Wtedy: 1. af(x)dx = a f(x)dx 2. (f(x) + g(x))dx = f(x)dx + g(x)dx 3. (f(x) - g(x))dx = f(x)dx - g(x)dx PrzykBady: x4 x3 12x3 - 6x2 + 4x - 5 dx = 12 x3dx - 6 x2dx + 4 x1dx - 5 x0dx = 12 - 6 + 4 3 x2 x1 4 - 5 + C = 3x4 - 2x3 + 2x2 - 5x + C 2 1 " 3 4 2 1 1 2 2 " 2x + 6 x + - + dx = 2 x1dx+6 x dx+3 x- dx-4 x-1dx+2 x-2dx = x x x2 3 1 2 2 " " x x x-1 2 x2 + 6 + 3 - 4 ln |x| + 2 + C = x2 + 4x x + 6 x - 4 ln |x| - + C 3 1 -1 x 2 2 sin2 x 1 - cos2 x 1 1 dx = dx = - 1 dx = dx - dx = tg x - x + C cos2 x cos2 x cos2 x cos2 x x2 x2 + 1 - 1 1 dx = dx = dx - dx = x - arc tg x + C x2 + 1 x2 + 1 x2 + 1 CaBkowanie przez podstawienie Je[li g : I1 ’! I2 jest ró|niczkowalna, f : I2 ’! R, i F : I2 ’! R jest fukcj pierwotn f (("t " I2) F (t) = f(t)) to istnieje poni|sza caBka: f(g(x)) · g (x)dx = F (g(x)) + C Uwaga: Technika ta jest odpowiednikiem obliczania pochodnej funkcji zBo|onej. PrzykBad: x dx x2 + 5 1 t = x2 + 5 Podstawiamy: , std xdx = dt dt = 2xdx 2 x 1 1 1 dx = dt = ln |t| + C x2 + 5 2 t 2 Wracamy do zmiennej x x 1 dx = ln |x2 + 5| + C x2 + 5 2 1 Uwaga: W tym przykBadzie t = g(x) = x2 + 5 , g (x) = 2x , f(t) = 2t PrzykBady: ñø üø ôø t = x2 ôø òø ýø 2 1 1 1 2 xex dx = dt = 2xdx = etdt = et + C = ex + C ôø ôø 2 2 2 óø þø 1 xdx = dt 2 2 ñø üø ôø t = cos x ôø òø ýø sin x -1 dx = dt = - sin xdx = dt = - arc tg t + C = - arc tg(cos x) + C ôø ôø cos2 x + 1 t2 + 1 óø þø sin xdx = -dt ex 1 t = ex " " dx = = dt = arc sin t + C = arc sin(ex) + C dt = exdx 1 - e2x 1 - t2 ñø üø ôø t = x2 ôø 1 òø ýø x dt 1 1 2 dx = dt = 2xdx = dt = arc tg t + C = arc tg(x2) + C ôø ôø x4 + 1 t2 + 1 2 2 óø þø 1 xdx = dt 2 ñø üø 3 ôø t = x2 + 1 ôø òø ýø " 2 1" 1 t 1 " 3 x x2 + 1dx = dt = 2xdx = tdt = + C = x2 + 1 + C 3 ôø ôø 2 2 3 óø þø 1 2 xdx = dt 2 ñø üø òø t = ln x ýø ln3 x 1 1 dx = dx = t3dt = t4 + C = ln4 x + C óø þø x dt = 4 4 x ñø üø ôø s = t2 ôø òø ýø sin x cos x t 1 1 1 t = sin x dx = = dt = dt = 2sds = ds = ln |s| + ôø ôø dt = cos xdx sin2 x + 4 t2 + 4 2 s 2 óø þø 1 sds = dt 2 1 1 C = ln |t2 + 4| + C = ln | sin2 x + 4| + C 2 2 Podstawienie liniowe: t = ax + b 1 Je|eli F (t) = f(t) oraz a, b " R , a = 0 to f(ax + b)dx = F (ax + b) + C a PrzykBady: 1 1 dx = {t = 2x + 7} = ln |2x + 7| + C 2x + 7 2 1 sin(4x - 1)dx = {t = 4x - 1} = - cos(4x - 1) + C 4 1 e-2xdx = {t = -2x} = - e-2x + C 2 1 1 1 1 x 1 x dx = dx = dx = {t = } = arc tg( ) + C x 2 x2 + 4 x2 4 2 2 2 + 1 4( + 1) 2 4 1 1 1 1 1 dx = dx = dx = dx = x2 + 4x + 13 (x + 2)2 + 9 (x + 2)2 9 x + 2 2 9( + 1) + 1 9 3 x + 2 1 x + 2 {t = } = arc tg( ) + C 3 3 3 Podstawienie za mianownik Je|eli licznik funkcji podcaBkowej jest pochodn mianownika pomno|on przez staB, to podstawiajc now zmienn za mianownik mamy: af (x) a t = f(x) dx = = dt = a ln |t| + C = a ln |f(x)| + C dt = f (x)dx f(x) t PrzykBady: ñø üø ôø t = cos x ôø òø ýø sin x -1 dx = dt = - sin xdx = dt = - ln |t| + C = - ln | cos x| + C ôø ôø cos x t óø þø sin xdx = -dt ñø üø ôø t = x3 + 4x ôø òø ýø 6x2 + 8 2 dx = dt = (3x2 + 4)dx = dt = 2 ln |t| + C = 2 ln |x3 + 4x| + C ôø ôø x3 + 4x t óø þø dx = 2dt ex 1 t = ex - 2 dx = = dt = ln |t| + C = 2 ln |ex - 2| + C dt = exdx ex - 2 t 3 ñø üø òø t = ln x ýø 1 1 dx = 1 = dt = ln |t| + C = 2 ln | ln x| + C óø þø x ln x dt = dx t x CaBkowanie przez cz[ci Je[li I jest przedziaBem, f, g : I ’! R s ró|niczkowalne oraz funkcja f g jest caBkowalna to: f(x) · g (x)dx = f(x) · g(x) - f (x) · g(x)dx Uwaga: Technika ta jest odpowiednikiem obliczania pochodnej iloczynu funkcji. PrzykBad: x ln xdx f(x) = ln x g (x) = x CaBkujemy przez cz[ci: 1 x2 f (x) = g(x) = xdx = x 2 x2 1 x2 x2 x ln xdx = ln x · - · xdx = ln x - xdx = ln x - x + C 2 x 2 2 PrzykBady: f(x) = x g (x) = sin x x sin xdx = = -x cos x- - cos xxdx = -x cos x+sin x+ f (x) = 1 g(x) = - cos x C f(x) = ex g (x) = sin x ex sin xdx = = -ex cos x - -ex cos xdx = -ex cos x + f (x) = ex g(x) = - cos x ex cos xdx Obliczamy: f(x) = ex g (x) = cos x ex cos xdx = = ex sin x - ex sin xdx f (x) = ex g(x) = sin x Std mamy: ex sin xdx = -ex cos x + ex sin x - ex sin xdx 2 ex sin xdx = ex(sin x - cos x) + C 1 ex sin xdx = ex(sin x - cos x) + C 2 ñø üø f(x) = arc tg x g (x) = 1 òø ýø x 1 arc tg xdx = = x arc tg x - dx = {t = 1 + óø þø f (x) = g(x) = x 1 + x2 1 + x2 1 1 x2, dt = 2xdx} = x arc tg x - dt = x arc tg x - ln |1 + x2| + C 2t 2 4

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
SIMRAn1Wyk2
SIMRan1kol2 przyg2013
SIMRAn1Wyk6
SIMRAn1Wyk7
SIMRAnZespZad4
SIMRAnZespWyk2
SIMRan1kol1 przyg2013
SIMRAnZespWyk1
SIMRAnZespWyk3
SIMRAn1Wyk5
SIMRAn1Wyk4
SIMRAn1Wyk3
SIMRAn1Wyk3
SIMRAn1Wyk10

więcej podobnych podstron