Määrätty integraali. Markus Helén. Mäntän lukio

Samankaltaiset tiedostot
1 Määrittelyjä ja aputuloksia

Integrointi ja sovellukset

Luentoesimerkki: Riemannin integraali

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

Preliminäärikoe Tehtävät A-osio Pitkä matematiikka kevät 2016 Sivu 1 / 4

1 sup- ja inf-esimerkkejä

4.3 Moniulotteinen Riemannin integraali

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

1 sup- ja inf-esimerkkejä

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

PYÖRÄHDYSKAPPALEEN PINTA-ALA

Preliminäärikoe Tehtävät A-osio Pitkä matematiikka kevät 2016 Sivu 1 / 4

Matematiikan tukikurssi

Derivaatan sovellukset (ääriarvotehtävät ym.)

Sarjat ja integraalit

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

Todista suoraan integraalin määritelmään perustuen tasointegraalin ominaisuus. λ f = λ f,

Integraalilaskenta. Määrätty integraali

MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 1: Moniulotteiset integraalit

Pinta-alojen ja tilavuuksien laskeminen 1/6 Sisältö ESITIEDOT: määrätty integraali

1 Supremum ja infimum

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)

Anna jokaisen kohdan vastaus kolmen merkitsevän numeron tarkkuudella muodossa

Lisätehtäviä. Rationaalifunktio. x 2. a b ab. 6u x x x. kx x

Cantorin joukko LUKU 8

Lieriö ja särmiö Tarkastellaan pintaa, joka syntyy, kun tasoa T leikkaava suora s liikkuu suuntansa

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

Matematiikan kurssikoe, Maa 9 Integraalilaskenta RATKAISUT Torstai A-OSA

Matematiikan peruskurssi (MATY020) Harjoitus 7 to

Vastaus: 10. Kertausharjoituksia. 1. Lukujonot lim = lim n + = = n n. Vastaus: suppenee raja-arvona Vastaus:

peitteestä voidaan valita äärellinen osapeite). Äärellisen monen nollajoukon yhdiste on nollajoukko.

MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 1: Moniulotteiset integraalit

3 Määrätty integraali

B. 2 E. en tiedä C ovat luonnollisia lukuja?

Jordanin sisältö ja Lebesguen ulkomitta

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

Matematiikan taito 9, RATKAISUT. , jolloin. . Vast. ]0,2] arvot.

2 Pistejoukko koordinaatistossa

Pyramidi 10 Integraalilaskenta harjoituskokeiden ratkaisut sivu 298 Päivitetty

Juuri 12 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

Vektorilaskenta Luennot / 42. Vektorilaskenta Napakoordinaatit

Polkuintegraali yleistyy helposti paloitain C 1 -poluille. Määritelmä Olkoot γ : [a, b] R m paloittain C 1 -polku välin [a, b] jaon

4.3.7 Epäoleellinen integraali

Preliminäärikoe Pitkä Matematiikka

Tekijä Pitkä matematiikka a) Ratkaistaan nimittäjien nollakohdat. ja x = 0. x 1= Funktion f määrittelyehto on x 1 ja x 0.

Tasokuvioita. Monikulmio: Umpinainen eli suljettu, itseään leikkaamaton murtoviivan rajaama tason osa on monikulmio. B

MS-A0207 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (Chem) Tentti ja välikokeiden uusinta

Sovellutuksia Pinta-alan ja tilavuuden laskeminen Keskiö ja hitausmomentti

MS-A0102 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1

k=0 saanto jokaisen kolmannen asteen polynomin. Tukipisteet on talloin valittu

Matematiikka B1 - avoin yliopisto

Luento 10: Työ, energia ja teho. Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho

Tällaisessa tapauksessa on usein luontevaa samaistaa (u,v)-taso (x,y)-tason kanssa, jolloin tason parametriesitys on *** VEKTORIANALYYSI.

kartiopinta kartio. kartion pohja, suora ympyräkartio vino pyramidiksi

a) Sievennä lauseke 1+x , kun x 0jax 1. b) Aseta luvut 2, 5 suuruusjärjestykseen ja perustele vastauksesi. 3 3 ja

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 2. viikolle /

A Lausekkeen 1,1 3 arvo on 1,13 3,3 1,331 B Tilavuus 0,5 m 3 on sama kuin 50 l 500 l l C Luvuista 2 3, 6 7

Vektorilaskenta. Luennot / 54

RATKAISUT a + b 2c = a + b 2 ab = ( a ) 2 2 ab + ( b ) 2 = ( a b ) 2 > 0, koska a b oletuksen perusteella. Väite on todistettu.

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

5 Differentiaalilaskentaa

Kartio ja pyramidi

MAA7 7.1 Koe Jussi Tyni Valitse kuusi tehtävää! Tee vastauspaperiin pisteytysruudukko! Kaikkiin tehtäviin välivaiheet näkyviin!

Juuri 6 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty Vastaus: Määrittelyehto on x 1 ja nollakohta x = 1.

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

Differentiaalilaskennan tehtäviä

MATEMATIIKAN KOE PITKÄ OPPIMÄÄRÄ

Lebesguen mitta ja integraali

Sovellettu todennäköisyyslaskenta B

MATEMATIIKAN KOE PITKÄ OPPIMÄÄRÄ

integraali Integraalifunktio Kaavoja Integroimiskeinoja Aiheet Linkkejä Integraalifunktio Kaavoja Integroimiskeinoja Määrätty integraali

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

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

7. PINTA-ALAFUNKTIO. A(x) a x b

MAA7 Kurssikoe Jussi Tyni Tee B-osion konseptiin pisteytysruudukko! Kaikkiin tehtäviin välivaiheet näkyviin! Laske huolellisesti!

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

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

Mapu 1. Laskuharjoitus 3, Tehtävä 1

Ratkaisut vuosien tehtäviin

Numeeriset menetelmät

Viikon aiheet. Funktion lineaarinen approksimointi

Oletetaan sitten, että γ(i) = η(j). Koska γ ja η ovat Jordan-polku, ne ovat jatkuvia injektiivisiä kuvauksia kompaktilta joukolta, ja määrittävät

Ratkaisuja, Tehtävät

Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (CHEM) MS-A0207 Hakula/Vuojamo Kurssitentti, 12.2, 2018, arvosteluperusteet

Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 Ratkaisut: loppuviikko 2

Preliminäärikoe Tehtävät Pitkä matematiikka / 3

3 Yleinen toisen asteen yhtälö ja epäyhtälö

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

Koontitehtäviä luvuista 1 9

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

jakokulmassa x 4 x 8 x 3x

Diplomi-insinööri- ja arkkitehtikoulutuksen yhteisvalinta 2017 Insinöörivalinnan matematiikan koe , Ratkaisut (Sarja A)

Matemaattisen analyysin tukikurssi

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

Numeeriset menetelmät TIEA381. Luento 11. Kirsi Valjus. Jyväskylän yliopisto. Luento 11 () Numeeriset menetelmät / 37

MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 7: Pintaintegraali ja vuointegraali

Juuri 12 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

Transkriptio:

Määrätty integraali Markus Helén

Pinta-ala Monikulmio on tasokuvio, jota rajoittaa suljettu, itseään leikkaamaton murtoviiva. Monikulmio voidaan aina jakaa kolmioiksi. Alueen pinta-ala on näiden kolmioiden alojen summa.

Pinta-ala Joissakin tapauksissa monikulmio voidaan jakaa suorakulmioiksi.

Pinta-ala Yleisen tasoalueen pinta-alalle saadaan likiarvo eli approksimaatio korvaamalla alue sellaisella monikulmiolla, joka yhtyy siihen riittävän tarkasti. Tasoalueen tarkka pinta-ala on sellaisten monikulmioiden alojen raja-arvo, jotka yhtyvät yhä tarkemmin tähän alueeseen.

Esimerkki. Olkoon f(x) = x 2. Tarkastellaan aluetta, jota rajoittavat käyrä y = f(x), x-akseli sekä suorat x = 0 ja x = 2.

Esimerkki. Olkoon f(x) = x 2. Tarkastellaan aluetta, jota rajoittavat käyrä y = f(x), x-akseli sekä suorat x = 0 ja x = 2. Lasketaan alueen pinta-alalle A likiarvo käyttämällä välisummaa. Jaetaan väli [0, 2] neljään samanpituiseen osaväliin, jolloin kunkin pituus x = 2 4 = 1 2. Piirretään kullekin osavälille suorakulmio, jonka korkeudeksi valitaan funktion arvo osavälin keskipisteessä x k eli f(x k ).

Esimerkki. Olkoon f(x) = x 2. Tarkastellaan aluetta, jota rajoittavat käyrä y = f(x), x-akseli sekä suorat x = 0 ja x = 2. x 1 = 1 4, x 2 = 3 4, x 3 = 5 4 = 11 4, x 4 = 7 4 = 13 4 ja f(x 1 ) = 1 16, f(x 2) = 9 16, f(x 3) = 1 9 16, f(x 4) = 3 1 16.

Esimerkki. Olkoon f(x) = x 2. Tarkastellaan aluetta, jota rajoittavat käyrä y = f(x), x-akseli sekä suorat x = 0 ja x = 2. Suorakulmioiden alojen f(x k ) x, k = 1, 2, 3, 4, summa eli funktion f välisumma yli välin [0, 2] antaa likiarvon A f(x 1 ) x + f(x 2 ) x + f(x 3 ) x + f(x 4 ) x = 1 1 16 2 + 9 1 16 2 + 1 9 1 16 2 + 3 1 1 = 2, 625. 16 2

Välisumma Olkoon f välillä [a, b] määritelty funktio. Jaetaan väli [a, b] n yhtä suureen osaan, jolloin yhden osavälin pituus x = b a n. Tähän jakoon liittyvä välisumma eli Riemannin summa on S f (x 1, x 2,..., x n ) = f(x 1 ) x + f(x 2 ) x + + f(x n ) x missä x 1 on valittu ensimmäiseltä osaväliltä, x 2 toiselta,..., x n viimeiseltä. Pisteiden x i ei tarvitse olla osavälien keskikohtia.

Välisumma S f (x 1, x 2, x 3, x 4 ) = f(x 1 ) x + f(x 2 ) x + f(x 3 ) x + f(x 4 ) x

Ala- ja yläsumma Olkoon f välillä [a, b] määritelty jatkuva funktio. Jaetaan tämä väli n yhtä suureen osaan, jolloin yhden osavälin pituus x = b a n. Olkoot m 1, m 2,..., m n funktion f pienimmät ja M 1, M 2,..., M n suurimmat arvot osaväleillä. Tällöin jakoon liittyvä alasumma on ja yläsumma s n = m 1 x + m 2 x + + m n x S n = M 1 x + M 2 x + + M n x.

Alasumma s 4 = m 1 x + m 2 x + m 3 x + m 4 x

Yläsumma S 4 = M 1 x + M 2 x + M 3 x + M 4 x

Määrätyn integraalin määritelmä Olkoon funktio f määritelty suljetulla välillä [a, b]. Jos välisumman raja-arvo lim S f (x 1, x 2,..., x n ) = lim n n n f(x i ) x on olemassa, valittiinpa välisummat S f (x 1, x 2,..., x n ) miten tahansa, niin funktio f on (Riemann-)integroituva välillä [a, b]. Välisumman raja-arvo on funktion f määrätty integraali kohdasta a kohtaan b. Sitä merkitään b a i=1 f(x) dx := lim n S f (x 1, x 2,..., x n ).

Esimerkki. Olkoon f(x) = x. Laske integraalin määritelmän avulla. Ratkaisu. on tällöin 1 0 f(x) dx määrätyn Jaetaan väli [0, 1] n yhtä suureen osaan. Osavälin pituus Lasketaan alasumman raja-arvo: x = 1 0 n = 1 n. s n = m 1 x + m 2 x + + m n x = (m 1 + m 2 + + m n ) x ( = 0 + 1 n + 2 n + + n 1 ) n 1 + 2 + 3 + + (n 1) 1 = n n 1 + (n 1) = (n 1) 2 1 n osoittajassa aritmeettinen summa 1 n 2 = n 1 2n = 1 2 1 2n n 1 2.

Esimerkki. Olkoon f(x) = x. Laske integraalin määritelmän avulla. Ratkaisu. on tällöin 1 0 f(x) dx määrätyn Jaetaan väli [0, 1] n yhtä suureen osaan. Osavälin pituus Lasketaan yläsumman raja-arvo: x = 1 0 n = 1 n. S n = M 1 x + M 2 x + + M n x = (M 1 + M 2 + + M n ) x ( 1 = n + 2 n + + n ) 1 n n = 1 + 2 + 3 + + n 1 n n 1 + n = n 2 1 n 2 = n + 1 2n = 1 2 + 1 2n osoittajassa aritmeettinen summa n 1 2.

Esimerkki. Olkoon f(x) = x. Laske integraalin määritelmän avulla. Ratkaisu. 1 0 f(x) dx määrätyn Siis sekä ala- että yläsumman raja-arvo on 1, kun n. Näin 2 ollen kaikille välisummille pätee lim n S f (x 1, x 2,..., x n ) = 1 2, joten 1 0 f(x) dx = 1 0 x dx = 1 2.

Pinta-ala ja määrätty integraali f positiivinen Olkoon f : [a, b] R jatkuva ja positiivinen. Sen alueen pinta-ala, jota rajoittavat käyrä y = f(x), x-akseli ja suorat x = a ja x = b, on b A = f(x) dx. a

Pinta-ala ja määrätty integraali f negatiivinen Olkoon f : [a, b] R jatkuva ja negatiivinen. Sen alueen pinta-ala, jota rajoittavat käyrä y = f(x), x-akseli ja suorat x = a ja x = b, on A = b a f(x) dx.