Talousmatematiikan perusteet: Luento 16. Integraalin käsite Integraalifunktio Integrointisääntöjä

Samankaltaiset tiedostot
Talousmatematiikan perusteet: Luento 17. Osittaisintegrointi Sijoitusmenettely

Talousmatematiikan perusteet: Luento 7. Derivointisääntöjä Yhdistetyn funktion derivointi

Talousmatematiikan perusteet: Luento 6. Derivaatta ja derivaattafunktio Derivointisääntöjä Ääriarvot ja toinen derivaatta

Talousmatematiikan perusteet: Luento 7. Derivointisääntöjä Yhdistetyn funktion, tulon ja osamäärän derivointi Suhteellinen muutosnopeus ja jousto

Talousmatematiikan perusteet: Luento 6. Derivaatta ja derivaattafunktio Derivointisääntöjä Ääriarvot ja toinen derivaatta

Talousmatematiikan perusteet: Luento 8. Tulon ja osamäärän derivointi Suhteellinen muutosnopeus ja jousto

Talousmatematiikan perusteet: Luento 18. Määrätty integraali Epäoleellinen integraali

a) Mikä on integraalifunktio ja miten derivaatta liittyy siihen? Anna esimerkki = 16 3 =

Integrointi ja sovellukset

Talousmatematiikan perusteet: Luento 18. Kertaus luennoista 11-17

3 Määrätty integraali

Luento 3: Liikkeen kuvausta, differentiaaliyhtälöt

Talousmatematiikan perusteet: Luento 12. Usean muuttujan funktiot Osittaisderivaatta Gradientti Suhteellinen muutosnopeus ja osittaisjousto

Nopeus, kiihtyvyys ja liikemäärä Vektorit

Differentiaalilaskennan tehtäviä

integraali Integraalifunktio Kaavoja Integroimiskeinoja Aiheet Linkkejä Integraalifunktio Kaavoja Integroimiskeinoja Määrätty integraali

Talousmatematiikan perusteet: Luento 5. Käänteisfunktio Yhdistetty funktio Raja-arvot ja jatkuvuus

Talousmatematiikan perusteet: Luento 5. Käänteisfunktio Yhdistetty funktio Raja-arvot ja jatkuvuus

Funktiojonot ja funktiotermiset sarjat Funktiojono ja funktioterminen sarja Pisteittäinen ja tasainen suppeneminen

Luento 2: Liikkeen kuvausta

Yleisiä integroimissääntöjä

Talousmatematiikan perusteet: Luento 4. Potenssifunktio Eksponenttifunktio Logaritmifunktio

Talousmatematiikan perusteet: Luento 19

Johdantoa INTEGRAALILASKENTA, MAA9

Talousmatematiikan perusteet: Luento 13. Usean muuttujan funktiot Osittaisderivaatta ja gradientti Suhteellinen muutosnopeus ja osittaisjousto

Kertaus. Integraalifunktio ja integrointi. 2( x 1) 1 2x. 3( x 1) 1 (3x 1) KERTAUSTEHTÄVIÄ. K1. a)

Matematiikan tukikurssi

f(x) f(y) x y f f(x) f(y) (x) = lim

5 Integraalilaskentaa

IV. TASAINEN SUPPENEMINEN. f(x) = lim. jokaista ε > 0 ja x A kohti n ε,x N s.e. n n

Eksponenttifunktio ja Logaritmit, L3b

Integraalilaskenta. Markus Hähkiöniemi Satu Juhala Petri Juutinen Sari Louhikallio-Fomin Erkki Luoma-aho Terhi Raittila Tommi Tikka

Sinin jatkuvuus. Lemma. Seuraus. Seuraus. Kaikilla x, y R, sin x sin y x y. Sini on jatkuva funktio.

Talousmatematiikan perusteet: Luento 17. Integraalin sovelluksia kassavirta-analyysissa Integraalin sovelluksia todennäköisyyslaskennassa

Kompleksiluvun logaritmi: Jos nyt z = re iθ = re iθ e in2π, missä n Z, niin saadaan. ja siihen vaikuttava

Matematiikan perusteet taloustieteilij oille I

MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

MS-A0107 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (CHEM)

Integraalifunktio. Pohdittavaa: Minkä funktion derivaattafunktio on a) 3x 2, b) 2x? MiH (Ivalon lukio) MAA kesäkuuta / 5

, c) x = 0 tai x = 2. = x 3. 9 = 2 3, = eli kun x = 5 tai x = 1. Näistä

Differentiaali- ja integraalilaskenta

Johdatus reaalifunktioihin P, 5op

Talousmatematiikan perusteet: Luento 4. Polynomifunktio Potenssifunktio Eksponenttifunktio Logaritmifunktio

Tehtävänanto oli ratkaista seuraavat määrätyt integraalit: b) 0 e x + 1

1. a) b) Nollakohdat: 20 = c) a b a b = + ( a b)( a + b) Derivaatan kuvaajan numero. 1 f x x x g x x x x. 3. a)

π( f (x)) 2 dx π(x 2 + 1) 2 dx π(x 4 + 2x 2 + 1)dx ) = 1016π 15

x (t) = 2t ja y (t) = 3t 2 x (t) + + y (t) Lasketaan pari käyrän arvoa ja hahmotellaan kuvaaja: A 2 A 1

Sivu 1 / 8. A31C00100 Mikrotaloustieteen perusteet: matematiikan tukimoniste. Olli Kauppi

cos x cos 2x dx a) symbolisesti, b) numeerisesti. Piirrä integroitavan funktion kuvaaja. Mikä itse asiassa on integraalin arvo?

Matematiikan tukikurssi

x = π 3 + nπ, x + 1 f (x) = 2x (x + 1) x2 1 (x + 1) 2 = 2x2 + 2x x 2 = x2 + 2x f ( 3) = ( 3)2 + 2 ( 3) ( 3) = = 21 tosi

0 kun x < 0, 1/3 kun 0 x < 1/4, 7/11 kun 1/4 x < 6/7, 1 kun x 1, 1 kun x 6/7,

3. Reaalifunktioiden määräämätön integraali

Funktion derivoituvuus pisteessä

H7 Malliratkaisut - Tehtävä 1

Määrätty integraali. Markus Helén. Mäntän lukio

x n e x dx = n( e x ) nx n 1 ( e x ) = x n e x + ni n 1 x 4 e x dx = x 4 e x +4( x 3 e x +3( x 2 e x +2( xe x e x ))) = e x

3 x 1 < 2. 2 b) b) x 3 < x 2x. f (x) 0 c) f (x) x + 4 x Etsi käänteisfunktio (määrittely- ja arvojoukkoineen) kun.

MS-A0104 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (ELEC2) MS-A0106 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (ENG2)

Matematiikan tukikurssi

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 5. viikolle /

MATEMATIIKKA 3 VIIKKOTUNTIA. PÄIVÄMÄÄRÄ: 8. kesäkuuta 2009

Harjoitus 5 -- Ratkaisut

BM20A0300, Matematiikka KoTiB1

Muuttujan vaihto. Viikon aiheet. Muuttujan vaihto. Muuttujan vaihto. ) pitää muistaa lausua t:n avulla. Integroimisen työkalut: Kun integraali

MS-A0205/MS-A0206 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 Luento 8: Newtonin iteraatio. Taso- ja avaruusintegraalit

Numeeriset menetelmät Pekka Vienonen

Juuri 12 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

MATEMATIIKAN PERUSKURSSI I Harjoitustehtäviä syksy Millä reaaliluvun x arvoilla. 3 4 x 2,

plot(f(x), x=-5..5, y= )

Kertausta Talousmatematiikan perusteista Toinen välikoe

y (0) = 0 y h (x) = C 1 e 2x +C 2 e x e10x e 3 e8x dx + e x 1 3 e9x dx = e 2x 1 3 e8x 1 8 = 1 24 e10x 1 27 e10x = e 10x e10x

JATKUVUUS. Funktio on jatkuva jos sen kuvaaja voidaan piirtää nostamatta kynää paperista.

3 TOISEN ASTEEN POLYNOMIFUNKTIO

Hyvä uusi opiskelija!

Juuri 7 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty c) sin 50 = sin ( ) = sin 130 = 0,77

b) Määritä/Laske (ei tarvitse tehdä määritelmän kautta). (2p)

Dierentiaaliyhtälöistä

Matematiikan tukikurssi: kurssikerta 10

Matematiikan tukikurssi

MS-A0107 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (CHEM)

Diskreetti derivaatta

13. Taylorin polynomi; funktioiden approksimoinnista. Muodosta viidennen asteen Taylorin polynomi kehityskeskuksena origo funktiolle

Analyysi I (sivuaineopiskelijoille)

Muista tutkia ihan aluksi määrittelyjoukot, kun törmäät seuraaviin funktioihin:

1 Di erentiaaliyhtälöt

MS-A0202 Di erentiaali- ja integraalilaskenta 2 (SCI) Luento 8: Taso- ja avaruusintegraalit

Matematiikan tukikurssi

2. Viikko. CDH: luvut (s ). Matematiikka on fysiikan kieli ja differentiaaliyhtälöt sen yleisin murre.

MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

Matematiikan tukikurssi

x 7 3 4x x 7 4x 3 ( 7 4)x 3 : ( 7 4), 7 4 1,35 < ln x + 1 = ln ln u 2 3u 4 = 0 (u 4)(u + 1) = 0 ei ratkaisua

HY, MTO / Matemaattisten tieteiden kandiohjelma Todennäköisyyslaskenta IIa, syksy 2018 Harjoitus 3 Ratkaisuehdotuksia.

H5 Malliratkaisut - Tehtävä 1

Kuva 1: Tehtävä 1a. = 2π. 3 x3 1 )

Derivaatan sovellukset (ääriarvotehtävät ym.)

l 1 2l + 1, c) 100 l=0

Matematiikan peruskurssi 2

Transkriptio:

Talousmatematiikan perusteet: Luento 16 Integraalin käsite Integraalifunktio Integrointisääntöjä

Integraalin käsite Tarkastellaan auton nopeusmittarilukemaa v(t) ajan t funktiona aikavälillä klo 12.00-17.00 Kuinka pitkän matkan auto on kulkenut viidessä tunnissa? Matka (km) = Nopeus (km/h) Aika (h) Kokonaismatka = nopeusmittarikäyrän v(t) ja t-akselin väliin jäävä pinta-ala välillä [0,5] 3/5/2018 2

Integraalin käsite 4 t = 1: v(i t) t 352 km i=0 9 t = 0.5: v(i t) t 351 km i=0 Kokonaismatkaa voidaan arvioida jakamalla aikaväli 0-5h t:n pituisiin osioihin (5/ t kpl) ja laskemalla niistä ja funktion arvoista muodostuvien suorakaiteiden yhteenlaskettu pinta-ala: 5 t 1 v(i t) t i=0 v(0) t v( t) t 5 න v t dt = 350 km 0 Tarkka arvo saadaan pienentämällä väliä t äärettömän eli infitesimaalisen pieneksi dt, jolloin summasta tulee määrätty integraali: 5 න v t dt 0 5.3.2018 3

Derivaatta- ja integraalifunktio Kuljettua matkaa ajanhetkeen t mennessä kuvaa nopeusfunktion v(t) epämääräinen integraali eli integraalifunktio v t dt Yleisesti: Jos funktio f(x) kuvaa funktion F(x) muutosnopeutta eri muuttujan arvoilla x, f on F:n derivaattafunktio: f x = F (x) F on f:n (eräs) integraalifunktio: F x = f x dx Derivointi ja integrointi ovat siis toisilleen käänteisiä toimenpiteitä Derivointi: Esim. D x 2 = 2x Derivointi: Esim. D 2x = 2 Taso f(x) Muutosnopeus f (x) Kiihtyvyys f (x) Integrointi: Esim. 2x = x 2 (eräs ratkaisu) Integrointi: Esim. 2 = 2x (eräs ratkaisu) 3/5/2018 4

Integrointisääntöjä I1: Derivaatan integraali Olkoon funktio f funktion F derivaatta eli f(x) = F (x). Tällöin න f x dx = F x + c, missä c on mikä tahansa vakio. Integrointivakio c merkitään vain silloin, kun sitä tarvitaan jatkolaskuissa esim. jonkin alkuehdon täyttämiseksi Esim. Kuinka paljon matkaa oli jo kertynyt klo 12 (eli ajanhetkeen t=0) mennessä? c = 360 c = 160 c = 60 c = 10 3/5/2018 5

Presemo-kysymys Funktion f(x) kuvaaja on kuvassa A. Mikä kuvista 1-3 on integraalifunktion F(x) = f x dx kuvaaja? Kuva A Kuva 1 Kuva 2 Kuva 3 Laitoksen nimi 3/5/2018 6

Integrointisääntöjä I2: Yksinkertaisen polynomifuktion integraali Olkoon f: R R, f x = x n, n N. Tällöin න f x dx = න x n dx = xn+1 n + 1 Esim. x 2 dx = x3 Esim. x 4 dx = x5 3 5 3/5/2018 7

Integrointisääntöjä I3: Vakiolla kerrotun funktion integraali Olkoon funktio f integroituva pisteessä x. Tällöin funktion a f x integraalifunktio න af x dx = a න f x dx Esim. 3x 2 dx = 3 x 2 dx = 3 x3 3 = x3 Esim. 5x 4 dx = 5 x 4 dx = 5 x5 5 = x5 3/5/2018 8

Integrointisääntöjä I4: Summan integrointi Jos funktiot f ja g ovat integroituvia pisteessä x, niin න f x + g(x) dx = න f x dx + න g x dx Esim. 3x 2 + 5x 4 dx = 3x 2 dx + 5x 4 dx = x 3 + x 5 3/5/2018 9

Polynomifunktion integrointi Sääntöjen I1-I4 perusteella saadaan kaikkien polynomifunktioiden f: R R, f x = a 0 + a 1 x + a 2 x 2 + + a n x n integraalifunktiot. Esim. Hypermarketin lähiympäristöönsä levittämän suoramainonnan kustannuksista halutaan tehdä malli (funktio) f: R R, y = f x, joka kuvaa jakelukustannusten y ( /jakelukerta) riippuvuutta jakeluetäisyydestä x (km) Havaintojen perustella jakelukustannukset ovat noin: 5300 /kerta 2 km säteellä 3000 /kerta 1 km säteellä 1700 /kerta aivan marketin luona Lisäksi arvioidaan, että kustannusten kasvuvauhti kiihtyy tasaisesti jakelusäteen x suhteen 3/5/2018 10

Polynomifunktion integrointi Kiihtyvyys on tasaista: f x = a, missä a on jokin vakio Kustannuksen muutosnopeus saadaan integroimalla: f x = a dx = ax + b, missä b on jokin vakio Kustannuksen taso saadaan integroimalla uudelleen: f x = ax + b dx = a x2 2 + bx + c, missä c on jokin vakio Vakiot a, b ja c voidaan määrittää havainnoista: f 0 = a 02 2 + b 0 + c = c = 1700 f 1 = a 12 + b 1 + 1700 = 3000 a + b = 1300 2 2 f 2 = a 22 2 + b 2 + 1700 = 5300 2a + 2b = 3600 a = 1000, b = 800 Jakelukustannusten malliksi saadaan siis f: R R, f x = 500x 2 + 800x + 1700. 5.3.2018 11

Presemo-kysymys Määritä funktion f x = 3x 5 + 1 2 x2 + 1 integraalifunktio F x. 1. F x = 1 2 x6 + 1 6 x3 + x 2. F x = 3 5 x6 + 1 4 x3 + x 3. F x = 15x 6 + x 3 5.3.2018 12

Presemo-kysymys Määritä funktion f x = 3x 5 + 1 2 x2 + 1 se integraalifunktio F x, joka kulkee pisteen (1,2) kautta. 1. F x = 1 2 x6 + 1 6 x3 + x + 1 6 2. F x = 1 2 x6 + 1 6 x3 + x + 1 3 3. F x = 1 2 x6 + 1 6 x3 + x + 1 2 5.3.2018 13

Integrointisääntöjä I5: Potenssifunktion integraali Olkoon f: R R, f x = x n, n R. Tällöin න f x dx = න x n dx = xn+1 n + 1 Sääntö toimii siis aivan kuten yksinkertaisen polynomifunktion tapauksessa Erikoistapaus f x = 1 x : න 1 dx = ln x x 3/5/2018 14

Integrointisääntöjä Esim. Määrää funktion f: R R, f x = x 1.5 + 2 se integraalifunktio, joka kulkee pisteen (1,1) kautta F x = න(x 1.5 + 2)dx = න x 1.5 dx + න 2dx = x2.5 2.5 + 2x + c F 1 = 12.5 2.5 + 2 + c = 2.4 + c = 1 c = 1.4 F x = x2.5 2.5 + 2x 1.4 5.3.2018 15

Integrointisääntöjä I6: Eksponenttifunktion integraali Olkoon f: R R, f x = a x. Tällöin න f x dx = න a x dx = ax ln a Erityisesti න f x dx = න e x dx = e x 3/5/2018 16

Integrointisääntöjä Esim. Määrää funktion f: R R, f x = 2 x + x se integraalifunktio, joka kulkee pisteen (0,0) kautta F x = න(2 x + x)dx = 2x ln 2 + x2 2 + c F 0 = 20 ln 2 + 02 2 + c = 1 1 + c = 0 c = ln 2 ln 2 F x = 2x 1 ln 2 + x2 2 5.3.2018 17

Presemo-kysymys Määritä 3 ) x + 6x 3 )dx. 1. 3 x ln 3 + 18x 2 2. 3 x ln 3 + 6 4 x4 3. 3 x ln 3 + 3 2 x4 5.3.2018 18

Presemo-kysymys Määritä funktion f x = 1 x + 2x se integraalifunktio, joka kulkee pisteen (1,0) kautta. 1. ln x + 2 x ln 2 2 ln 2 2. 1 x 2 + 2x ln 2 2 ln 2 1 3. ln x + 2x ln 2 2 ln 2 5.3.2018 19

Yhteenveto Integrointi on käänteinen toimenpide derivoinnille: f x = F (x) f x dx = F x + c Perussäännöt: Vakion voi ottaa ulos integraalista: af x dx = a f x dx Summan integraali on integraalien summa: f x + g(x) dx = f x dx + g x dx Tavallisten funktiotyyppien integrointisäännöt: Potenssifunktio: x n dx = xn+1 ; erikoistapaus n+1 1 dx = ln x x Eksponenttifunktio: a x dx = ax ln a ; erityisesti ex dx = e x 5.3.2018 20

Harjoittele verkossa! http://www.wolframalpha.com/problem-generator/ Calculus Basic integrals (Beginner & Intermediate) Huom! Problem generator katsoo integrointivakiottoman tuloksen vääräksi muista siis lisätä se. 5.3.2018 21