Определённый интеграл

Определенный интеграл Римана. Основные свойства. Критерий интегрируемости. Интегрируемость непрерывной на отрезке функции.

править

Пусть   определена на отрезке  . Делим отрезок   на   частей с помощью точек  , где  . Множество точек   называется разбиением отрезка  . Обозначим   - длина отрезка  . Обозначим   - параметр разбиения  .

На каждом частичном отрезке   выберем произвольно точку  .

Составим интегральную сумму для функции  , соответствующую разбиению  

Определение. Если  , не зависящий от разбиения   и точек  , то этот предел называется определенным интегралом от функции   на отрезке  . Обозначаем  


Нижняя и верхняя суммы Дарбу

править

Пусть   определен на   рассмотрим   разбиение   отрезка  . Обозначим:  ,  

  - нижняя сумма Дарбу для   на  .   - верхняя сумма Дарбу.

Критерий интегрируемости

править
Теорема. Пусть функция   ограничена на  , тогда функция   интегрируема на  
Доказательство.

( )Пусть   интегрируема на  . Фиксируем  . Для  ,  

для  

аналогично:  

 

( )  

  - ограничена на   (обозначим)

 

 

  интегрируема.


Теорема. Если функция   непрерывна на  , то   интегрируема на  
Доказательство.   - непрерывна на   - ограничена на  ,   - равномерно непрерывна на  

Фиксируем  

для  

Рассмотрим   отрезка  .   непрерывна на   непрерывна на  ;  ,  

Рассмотрим  

Пусть    ,   интегрируема на  


Свойства интегрируемых функций

править
  1.  
  2.   - интегрируемы на  , тогда   - интегрируемы на   и справедливо:  
  3.   - интегрируемы на  , тогда   интегрируема на   и справедливо:  
  4.   - интегрируема на   и  , тогда   интегрируема на   и справедливо:  
  5.   и   - интегрируемы на  ,   тогда:  
  6.   - интегрируема на  , тогда   - интегрируема на   и:  

Интеграл с переменным верхним пределом и его свойства. Формула Ньютона-Лейбница.

править

Пусть   - интегрируема на  , тогда   интегрируема на  . Обозначим  ,  . Функция   называется интегралом с переменным верхним пределом.

Свойства  

править
Теорема. Пусть   интегрируема на   тогда   непрерывна на  
Доказательство. Фиксируем   и рассмотрим  

  интегрируема на   ограничена на  ,  ,  ;  

Если  , то   непрерывна в точке  


Теорема. Пусть   интегрируема на   и непрерывна в точке  , тогда   дифференцируема в точке   и  
Доказательство. Рассмотрим  
 
 

Докажем, что  . Фиксируем  

Функция   - непрерывна в точке   для  .

 


Формула Ньютона-Лейбница

править
Теорема (формула Ньютона-Лейбница).  Пусть   - непрерывна на     - первообразная функции   на  . Тогда  
Доказательство.   - непрерывна на   - первообразная   на   так как   тоже первообразная   на  .

при  :  

при   :  .