Integroimistekniikkaa 1/5 Sisältö ESITIEDOT: integraalifunktio, määrätty integraali, derivointisäännöt Hakemisto



Samankaltaiset tiedostot
Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (CHEM) Laskuharjoitus 4 / vko 47, mallivastaukset

MS-A010{3,4} (ELEC*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 9: Integroimismenetelmät

MS-A010{2,3,4,5} (SCI,ELEC*, ENG*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 9: Integroimismenetelmät

Johdatus reaalifunktioihin P, 5op

Matematiikan tukikurssi

Integraalilaskentaa. 1. Mihin integraalilaskentaa tarvitaan? MÄNTÄN LUKIO

6 Integraalilaskentaa

Riemannin integraalista

Syksyn 2015 Pitkän matematiikan YO-kokeen TI-Nspire CAS -ratkaisut

Matematiikan tukikurssi. Hannu Kivimäki

2.4 Pienimmän neliösumman menetelmä

Matematiikan tukikurssi

Integroimistehtävät, 10. syyskuuta 2005, sivu 1 / 29. Perustehtäviä. Tehtävä 1. Osoita, että vakiofunktio f(x) c on Riemann-integroituva välillä

Matematiikan tukikurssi

MS-A010{2,3,4,5} (SCI, ELEC*, ENG*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 8: Integraalifunktio ja epäoleellinen integraali

MS-A010{3,4} (ELEC*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 8: Integraalifunktio ja epäoleellinen integraali

4 Pinta-alasovelluksia

x k 1 Riemannin summien käyttö integraalin approksimointiin ei ole erityisen tehokasta; jatkuvasti derivoituvalle funktiolle f virhe b

Lisää määrätystä integraalista Integraalin arvioimisesta. Osoita: VASTAUS: Osoita: Osoita:

MAA10 HARJOITUSTEHTÄVIÄ

10. MÄÄRÄTYN INTEGRAALIN KÄYTTÖ ERÄIDEN PINTA-ALOJEN LASKEMISESSA

S Fysiikka III (EST), Tentti

Määritelmä Olkoon C R m yksinkertainen kaari ja γ : [a, b] R m sen yksinkertainen parametriesitys, joka on paloittain C 1 -polku.

Numeerinen integrointi.

1. Derivaatan Testi. Jos funktio f on jatkuva avoimella välillä ]a, b[ ja x 0 ]a, b[ on kriit. tai singul. piste niin. { f (x) > 0, x ]a, x 0 [

a = x 0 < x 1 < x 2 < < x n = b f(x) dx = I. lim f(x k ) x k=1

MS-A0102 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1

Sarjaratkaisun etsiminen Maplella

Viikon aiheet. Pinta-ala

Analyysin perusteet kauppatieteilijöille P

5 Epäoleellinen integraali

II.1. Suppeneminen., kun x > 0. Tavallinen lasku

Käydään läpi: ääriarvo tarkastelua, L Hospital, integraalia ja sarjoja.

sin θ θ θ r 2 sin 2 θ φ 2 = 0.

OSA 1: POLYNOMILASKENNAN KERTAUSTA, BINOMIN LASKUSÄÄNTÖJÄ JA YHTÄLÖNRATKAISUA

Sisältö. Integraali 10. syyskuuta 2005 sivu 1 / 20

Riemannin integraali

Ville Turunen: Mat Matematiikan peruskurssi P1 3. välikokeen alueen teoriatiivistelmä 2007

Pythagoraan lause. Pythagoras Samoslainen. Pythagoraan lause

Tehtävä 1. Jatka loogisesti oheisia jonoja kahdella seuraavaksi tulevalla termillä. Perustele vastauksesi

Sinilause ja kosinilause

Pinta-alan laskeminen

Numeerinen integrointi

Y56 Mikron jatkokurssi kl 2008: HARJOITUSTEHTÄVÄT 2 Mallivastaukset

Numeeriset menetelmät TIEA381. Luento 9. Kirsi Valjus. Jyväskylän yliopisto. Luento 9 () Numeeriset menetelmät / 29

4. Reaalifunktioiden määrätty integraali

Tampereen teknillinen yliopisto hum Konstruktiotekniikan laitos. MEC-2430 Elementtimenetelmän perusteet. Luento vk 1 Syksy 2012.

11. MÄÄRÄTTY INTEGRAALI JA TILAVUUS

.) (b) Vertaa p :tä vastaavaa kineettistä energiaa perustilan kokonaisenergiaan. ( ) ( ) = = Ek

14. Pyörteettömät ja lähteettömät vektorikentät; potentiaali

LYHYEN MATEMATIIKAN SIMULOITU YO-KOE 2 RATKAISUT

5 Riemann-integraali ANALYYSI B, HARJOITUSTEHTÄVIÄ, KEVÄT Ala- ja yläintegraali

2 Epäoleellinen integraali

MS-A010{3,4} (ELEC*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 7: Integraali ja analyysin peruslause

Viivaintegraali: "Pac- Man" - tulkinta. Viivaintegraali: "Pac- Man" - tulkinta. "Perinteisempi" tulkinta: 1D 3/19/13

Ristitulo ja skalaarikolmitulo

Integraalilaskenta. Määrätty integraali

Matematiikan tukikurssi

Esimerkkejä derivoinnin ketjusäännöstä

MS-A010{2,3,4,5} (SCI,ELEC*, ENG*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 7: Integraali ja analyysin peruslause

Painopiste. josta edelleen. x i m i. (1) m L A TEX 1 ( ) x 1... x k µ x k+1... x n. m 1 g... m n g. Kuva 1. i=1. i=k+1. i=1

Differentiaali- ja integraalilaskenta 5 op

Tee B-osion konseptiin etusivulle pisteytysruudukko! Muista kirjata nimesi ja ryhmäsi. Välivaiheet perustelevat vastauksesi!

( ) Pyramidi 4 Analyyttinen geometria tehtävien ratkaisut sivu 321 Päivitetty Saadaan yhtälö. 801 Paraabeli on niiden pisteiden ( x,

1.1. Laske taskulaskimella seuraavan lausekkeen arvo ja anna tulos kolmen numeron tarkkuudella: tan 60,0 = 2, ,95

4 Taso- ja avaruuskäyrät

1+kx 2, x [0, 1] 4. f k (x) = (sin x) k, x R Tehtävä 2. Osoita suoraan määritelmään perustuen, että funktiojono (f k ), missä

MATEMATIIKAN HARJOITTELUMATERIAALI

Σ on numeroituvasti ääretön. Todistus. Muodostetaan bijektio f : N Σ seuraavasti. Olkoon

Polynomien laskutoimitukset

Mat Dynaaminen optimointi, mallivastaukset, kierros 8

Vakioiden variointi kolmannen kertaluvun yhtälölle

Funktion raja-arvo 1/6 Sisältö ESITIEDOT: reaalifunktiot

funktion voi tarkistaa derivoimalla. Sijoitusmenettely perustuu ketjusääntöön.

Viivaintegraali: "Pac- Man" - tulkinta

Rautaisannos. Simo K. Kivelä

7 Funktiosarjoista. 7.1 Funktiosarjojen suppeneminen

TYÖ 30. JÄÄN TIHEYDEN MÄÄRITYS. Tehtävänä on määrittää jään tiheys.

Esimerkki 8.1 Määritellään operaattori A = x + d/dx. Laske Af, kun f = asin(bx). Tässä a ja b ovat vakioita.

lim + 3 = lim = lim (1p.) (3p.) b) Lausekkeen täytyy supistua (x-2):lla, joten osoittajan nollakohta on 2.

Määrätty integraali 1/8 Sisältö ESITIEDOT: summa ja tulo, integraalifunktio

MATEMATIIKKA. Matematiikkaa pintakäsittelijöille. Peruslaskutoimitukset. Isto Jokinen 2015

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

4. Derivointi useammassa ulottuvuudessa

4 DETERMINANTTI JA KÄÄNTEISMATRIISI

missä t on matkaan raosta varjostimelle kuluva aika. Jos suihkun elektronien liikemäärä x- sunnassa on p x,on min y0min 0min

8.4 Gaussin lause Edellä laskettiin vektorikentän v = rf(r) vuo R-säteisen pallon pinnan läpi, tuloksella

= + + = 4. Derivointi useammassa ulottuvuudessa

BM20A5820 Integraalilaskenta ja sovellukset

766328A Termofysiikka Harjoitus no. 12, ratkaisut (syyslukukausi 2014)

Pertti Koivisto. Analyysi C

F {f(t)} ˆf(ω) = 1. F { f (n)} = (iω) n F {f}. (11) BM20A INTEGRAALIMUUNNOKSET Harjoitus 10, viikko 46/2015. Fourier-integraali:

EDE Elementtimenetelmän perusteet. Luento vk 1 Syksy Matematiikan ja matriisilaskennan kertausta

763333A KIINTEÄN AINEEN FYSIIKKA Ratkaisut 1 Kevät 2014

LINSSI- JA PEILITYÖ TEORIAA. I Geometrisen optiikan perusaksioomat

Luonnollisten lukujen laskutoimitusten määrittely Peanon aksioomien pohjalta

Itseopiskeluohje to

MS-A0207 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (Chem) Yhteenveto, osa II

Transkriptio:

Integroimistekniikk /5 Sisältö Sijoitsmenettely Annetn fnktion integrlifnktiot lskettess fnktiot pyritään mntmn siten, että tlos voidn tnnist jonkin lkeisfnktion derivtksi. Usein mntminen jodtn tekemään sess viheess. Tärkein menettely on sopivn sijoitksen tekeminen integrliin. Kyseessä voi oll integrlifnktion etsiminen, jolloin integroimismttj vihdetn toiseksi, ti määrätyn integrlin lskeminen, jolloin lisäksi mnnetn rjt. Menettely pohjt yhdistetyn fnktion derivoimissääntöön. Sijoitsmenettely on serv: Olkoon lskettvn integrli f(x) ti b f(x). Vlitn si mttj t, jot sitoo vnhn mttjn x yhtälö x = g(t). Tässä fnktio g vlitn päämääränä sd integrli yksinkertistmn. Derivoimll sdn dt = g (t) eli = g (t) dt, missä derivttsymboli on käsitelty ikäänkin se olisi osmäärä. Jos kyseessä on määrätty integrli, rtkistn lisäksi mttjlle t rjt α j β yhtä- dt löistä = g(α) j b = g(β). Sijoitetn tlokset integrliin: f(x) = f(g(t))g (t) dt ti b f(x) = β α f(g(t))g (t) dt. integrlifnktio derivointi (lkeisfnktioiden) määrätty integrli derivtt (yhdistetyn fnktion) yhtälö Sijoits voidn ivn yhtä hyvin tehdä den mttjn t shteen rtkistist modoist, mikäli tämä on helpomp: t = h(x), dt = h (x), α = h(), β = h(b). Kivelä, M niinkin mtemtiikk, versio.

Integroimistekniikk /5 Sisältö Esimerkkejä sijoitsmenettelystä I ) Integrli x + voidn pltt rctn-fnktion derivtn integroimiseen sijoittmll t = x, jolloin dt = : x + = dt t + = dt t + = rctn t + C Lopksi on siis pltt tkisin lkperäiseen mttjn x. ) R-säteisen poliympyrän l voidn lske integrlist R R R x. = rctn( x)+c. Tämä sdn lsketksi sijoittmll x = R sin t, jolloin = R cos tdt.ylärj mnnetn rtkisemll yhtälö R = R sin t; tällä on seit rtkisj, mtt lontevint on vlit rcsin-fnktion päährn mkinen rvo t = π/. Alrjn mntminen nt vstvsti t = π/. Tlost voidn sieventää trigonometrin kvoill: = R R π/ π/ R x = π/ π/ R cos tdt=r π/ R R sin trcos tdt π/ / π/ = R (t + sin t) = πr. π/ ( + cos t) dt integrlifnktio rcs-fnktio integrointi (kvt) integrointi (kvt) ympyrä (esimerkki) ympyrä ympyrä (l) määrätty integrli pint-l (integroimll) trigonometri (johdnniskvt) Kivelä, M niinkin mtemtiikk, versio.

Integroimistekniikk /5 Sisältö Esimerkkejä sijoitsmenettelystä II ) Hiemn hnklmpn esimerkkinä olkoon serv, missä integrli lksi jetn khteen osn: sin x +cosx = +cosx + sin x +cosx. integrlifnktio Tässä jälkimmäiseen sijoitetn t =+cosx, jolloin dt = sin x. Syynä on se, että osoittj on sm kin nimittäjän derivtt j osoittjss on siis sorn dt. Edelliseen integrliin sijoitetn hiemn erikoisemp: =tn(x/) eli x = rctn, jolloin = d +. Trigonometrin kvojen vll voidn osoitt, että Integrli mnt siis motoon + + cos x = tn (x/) +tn (x/) = +. d + + dt t = 4 dt + d + t. Jälkimmäinen integroit sorn logritmiksi. Edellinen voidn sijoitksell = v, d = dv pltt rctn-fnktioon: 4 dt (v +) dv + t = 4 rctn v +lnt+c. Plmll lkperäiseen mttjn x sdn trigonometri (johdnniskvt) rcs-fnktio integrointi (kvt) integrointi (kvt) 4 rctn(/ ) + ln t + C = 4 rctn( tn(x/)) + ln( + cos x)+c. Kivelä, M niinkin mtemtiikk, versio.

Integroimistekniikk 4/5 Sisältö Osittisintegrointi Toinen tärkeä menettely integrlien lskemisess on osittisintegrointi. Tätäkin voidn käyttää sekä integrlifnktion etsimiseen että määrättyjen integrlien lskemiseen. Perstn on tlon derivoimiskv kirjoitettn motoon v = d (v) v. Integroimll tämä sdn osittisintegroinnin kvt (x)v(x) = (x)v(x) (x)v (x), integrlifnktio määrätty integrli derivtt (tlon) b (x)v(x) = / b (x)v(x) b (x)v (x). Osittisintegroinniss mnnetn siis integrli v integrliksi v sekä integrli sisältämättömäksi lisätermiksi. Kvoj sovellettess on lkperäinen integroitv fnktio tlkittv fnktioiden j v tloksi siten, että mnnett integrli on modostettviss, ts. fnktio (jonk derivtt tnnetn) voidn helposti lske. Lisäksi tvoitteen tietenkin on, että mnnett integrli olisi yksinkertisempi. Kivelä, M niinkin mtemtiikk, versio.

Integroimistekniikk 5/5 Sisältö Esimerkkejä osittisintegroinnist ) Integrli x e x integrlifnktio voidn lske khdell peräkkäisellä osittisintegroinnill. Ensimmäinen nt serv: }{{} x }{{} e x = }{{} x }{{} e x }{{} x }{{} e x. v v v Kn stn integrliin sovelletn delleen osittisintegrointi sdn kikkin x e x }{{} x }{{} e x = x e x }{{} x }{{} e x + }{{} }{{} e x v v v = x e x xe x +e x +C=e x (x x+)+c. ) Integroitvn fnktion tlkitseminen sopivksi tloksi edellyttää toisinn lsekkeen hhmottmist dell tvll. Logritmifnktio voidn integroid osittisintegroinnin vll servsti: e ln x = e = e }{{} }{{} ln x = v e / e }{{} x = e (e )=. }{{} ln x v e }{{} x (/x) } {{ } v määrätty integrli logritmifnktio ) Lkij miettiköön, mitä vik on servss päättelyssä: Osittisintegroinnill sdn x = x = x x + x x =+ x. Siis =+ x x, mistä ser 0=, kn integrlit spistetn pois. Kivelä, M niinkin mtemtiikk, versio.