Viikon aiheet. Pinta-ala

Samankaltaiset tiedostot
5 Epäoleellinen integraali

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

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

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

Matematiikan tukikurssi

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 [

Sisältö. Integraali 10. syyskuuta 2005 sivu 1 / 20

2.4 Pienimmän neliösumman menetelmä

7 Funktiosarjoista. 7.1 Funktiosarjojen suppeneminen

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

2 Epäoleellinen integraali

Riemannin integraali

6 Integraalilaskentaa

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

Pertti Koivisto. Analyysi C

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

Matematiikan tukikurssi

Sarjat ja integraalit

Matematiikan tukikurssi

Johdatus reaalifunktioihin P, 5op

Sisältö. Funktiojonot ja -sarjat 10. syyskuuta 2005 sivu 1 / 15

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

4. Reaalifunktioiden määrätty integraali

ANALYYSI 3. Tero Kilpeläinen

Riemannin integraalista

Integraalilaskentaa. 1. Mihin integraalilaskentaa tarvitaan? MÄNTÄN LUKIO

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

10. MÄÄRÄTYN INTEGRAALIN KÄYTTÖ ERÄIDEN PINTA-ALOJEN LASKEMISESSA

SARJAT JA DIFFERENTIAALIYHTÄLÖT Funktiojonot 1

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

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

11. MÄÄRÄTTY INTEGRAALI JA TILAVUUS

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

MS-A0102 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1

Integraalilaskenta. Määrätty integraali

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

Matematiikan tukikurssi. Hannu Kivimäki

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

Kertymäfunktio. Kertymäfunktio. Kertymäfunktio: Mitä opimme? 2/2. Kertymäfunktio: Mitä opimme? 1/2. Kertymäfunktio: Esitiedot

Jouni Sampo. 28. marraskuuta 2012

MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ PISTEYTYSKOKOUS

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

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

3 Integraali ja derivaatta

Pintaintegraali. i j k cos(θ) sin(θ) 1. = r cos(θ)i r sin(θ)j + rk, r sin(θ) r cos(θ) 0 joten

Matemaattinen Analyysi

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

4 Pinta-alasovelluksia

ANALYYSIN TEORIA A JA B

Analyysin perusteet kauppatieteilijöille P

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

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

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

MS-A010X Di erentiaali- ja integraalilaskenta Lukujoukot. 1.2 Jonot. 1.2 Perusongelmat. 1.3 Suppeneminen I. 1.2 Jonojen ominaisuuksia

VALTIOTIETEELLINEN TIEDEKUNTA TILASTOTIETEEN VALINTAKOE Ratkaisut ja arvostelu

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

2 Riemann-integraali. 2.1 Porrasfunktion integraali. Aloitetaan integraalin täsmällinen määrittely tutkimalla porrasfunktion integraalia.

Ristitulo ja skalaarikolmitulo

BM20A5820 Integraalilaskenta ja sovellukset

5 ( 1 3 )k, c) AB 3AC ja AB AC sekä vektoreiden AB ja

Matematiikan tukikurssi

Pinta-alan laskeminen

4 Taso- ja avaruuskäyrät

(b) = x cos x 1 ( cos x)dx. = x cos x + cos xdx. = sin x x cos x + C, C R.

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

1 Jonot. 2 Sarjat. 3 Jatkuvuus. 4 Derivaatta. 5 Taylor-polynomit ja -sarjat / Jonot / 200. jossa / 200

Numeerinen integrointi

infoa Viikon aiheet Potenssisarja a n = c n (x x 0 ) n < 1

Tasogeometriassa käsiteltiin kuvioita vain yhdessä tasossa. Avaruusgeometriassa tasoon tulee kolmas ulottuvuus, jolloin saadaan kappaleen tilavuus.

ANALYYSI I, kevät 2009

8 Potenssisarjoista. 8.1 Määritelmä. Olkoot a 0, a 1, a 2,... reaalisia vakioita ja c R. Määritelmä 8.1. Muotoa

Vastausehdotukset analyysin sivuainekurssin syksyn välikokeeseen

Kertausta ja täydennystä

Numeerinen integrointi.

Mat Matematiikan peruskurssi K2

BM20A5820 Integraalilaskenta ja sovellukset

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

ANALYYSI I, kevät 2009

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

1. Viikko. K. Tuominen MApu II 1/17 17

Matematiikan tukikurssi

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

Sarjojen tasainen suppeneminen

Analyysi 2. Harjoituksia lukuihin 1 3 / Kevät Anna sellainen välillä ] 2, 2[ jatkuva ja rajoitettu funktio f, että

Transkriptio:

info Viikon iheet Mpu I:sen voit suoritt: Kurssin loppukokeess 23.10. Arvosn: koe + lskrit Mikäli yo. ik ei sovi, voit suoritt loppukokeen yleistenttitilisuudess 24.11. Arvosn: koe + lskrit. Ilmoittudu Szbille ennen 23.10. Tenttimällä kurssin hlumsssi yleistenttitilisuudess. Arvosn: tentti. Määrätty integrli Muuttujn vihto j osittisintegrointi Käyrän pituus, pyörähdyskppleen vipn pint-l j tilvuus Srjt Geometrinen srj Srjn suppeneminen CDH: Luku 13.3, 6-6.3, Prujut2016: Luvut 4.3, 3.1, Prujut2008: s. 119-126 Pint-l 1 Pint-l 2 Tällä tvll määritellään Riemnnin integrli 3 Käyrän j x-kselin välinen pint-l välillä [, x] on A(x). Kun väliä pidennetään x:n verrn on A(x + x) A(x) + f (x) x 4

Pint-l Pint-l Infinitesimlisell rjll luseke on trkk jost rtkisemll f (x) Siis Näin ollen lim A(x + x) = A(x) + lim f (x) x x 0 x 0 f (x) = lim x 0 A(x + x) A(x) x f (x) = da dx A(x) = F(x) + C missä F(x) on f (x):n integrlifunktio. Pint-l Välillä [, b] käyrän j x- kselin väliin jäävä pint-l on A = F(b) F() [ ] b = F(x) [ = f (x)dx] = = / b F(x) missä punisell esitetyt merkintätvt esiintyvät fysiikss tyypillisesti. f (x)dx 5 Alkupisteessä siis Määrätty integrli A() = F() + C = 0 C = F() A(x) = F(x) F() Määrätyn integrlin, integrlifunktion j pint-ln välillä on siis yhteys A = f (x)dx = / b F(x) = F(b) F() Tämä tunnetn myös nlyysin perusluseen. Huom, että pint-l voidn kirjoit integroimisylärjn funktion: x x A(x) = f (x )dx = f (t)dt Tällöin pitää muist merkitä integroimismuuttuj jollin toisell symbolill. Pilkun lisääminen yo. tvll on tyypillinen tp. Tällöin A(x):ää kutsutn f (x):n kertymäfunktioksi. 6 7 8

Määrätty integrli lskusääntöjä Määrätty integrli lskusääntöjä Integroimislue c jetn khteen osn b, b c: F(c) F() = ( F(c) F(b) ) + ( F(b) F() ) Kun tehdään muuttujn vihto t = g(x) täytyy myös integroimisrjt muutt joten f (x)dx = f (x)dx + b f (x)dx Integroimisvälin kääntäminen iheutt merkinvihdon: F(c) F() = ( F() F(c) ) siis f (x)dx = f (x)dx c Osittisintegroinniss f (x)dx = f gdx = / b g(b) g() fg h(t)dt fg dx Epäoleellinen integrli 9 Epäoleellinen integrli 10 Määrätty integrli, jonk integroimisvälin päätepisteistä toinen ti molemmt ovt äärettömyydessä on epäoleellinen integrli. Käytännössä tämä trkoitt määrättyä integrli, joss sijoituksen jälkeen päätepiste viedään äärettömyyteen: 0 dx f (x) = lim L L 0 / L = lim L 0 dx f (x) F(x) = lim L ( F(L) F(0) ) Myös tpukset, joss integroimisvälillä ti välin päätepisteissä integroitvll funktioll f (x) on epäjtkuvuuskoht ovt epäoleellisi integrlej. Nämä lsketn myös ottmll rj-rvo integroimisen jälkeen: f (x):llä epäjtkuvuuskoht pisteessä x = b: t f (x)dx = lim f (x)dx t b Epäjtkuvuuskoht pisteessä x = b, < b < c: t f (x)dx = lim f (x)dx + lim f (x)dx t b t b + t 11 12

Määrätty integrli fysiikss Määrätty integrli fysiikss 2 Grvittiovuorovikutuksen tekemä työ 1-ulotteisesti liikkuvn kppleen nopeus v(t) = dx dt dx = v(t)dt Lskemll määrätty integrli jnhetkestä t = t 0, jolloin kpple oli pikss x = x 0 jnhetkeen t jolloin kpple on pikss x sdn x x 0 dx = t t 0 v(t )dt joss olemme ts tehneet pilkkumerkinnällä eron integroimismuuttujn j -rjn välillä. Määrätty integrli fysiikss 2 13 W = r2 r 1 G d r Mn pinnn lähellä G = mgĵ. Vlitn reitiksi pystysuor siirto korkeudelt y 0 korkeudelle y 1, jolloin d r = dyĵ j W = y1 y 0 mgdy = (mgy 1 mgy 0 ) Integrlifunktio U(y) = mgy tunnistetn kppleen j mn väliseksi grvittiovuorovikutuksen potentilienergiksi. Siis W = ( U(y 1 ) U(y 0 ) ) = U Jos kpple liikkuu korkemmlle y 1 > y 0 on U > 0. Tällöin W = K < 0 eli kppleen kineettinen energi pienenee. Määrätty integrli käyrän pituus 14 Huom, että mikäli integrlifunktio on olemss, niin tehty työ riippuu vin tämän integrlifunktion rvost lku- j loppupisteessä! W = U(y 1 ) + U(y 0 ) Vuorovikutuksi, joiden voimn integrlifuntkio on olemss kutsutn konservtiiviseksi vuorovikutukseksi. Näiden integrlifunktioit kutsutn vuorovikutuksen potentilienergiksi. Siirtymässä x x + x funktion rvo muuttuu y y + y. Pisteiden (x, y) j (x + x, y + y) välimtk s sdn Pythgorn luseen vull s = ( x) 2 + ( y) 2 = x 1 + ( y x )2 15 16

Määrätty integrli käyrän pituus Infinitesimlisell rjll skeleen pituus pitkin käyrää ds = dx 1 + ( dy dx )2 = dx 1 + (y ) 2 Pyörähdyskpple Kolmiulotteinen kpple muodostuu, kun funktio f (x) pyörähtää x-kselin ympäri. Pyörähdyksessä piste P = (x, f (x)) piirtää ympyränkren, jonk pituus on 2πf (x). Piirtyneen ympyrän säde on f (x). Viiploidn kpple dx pksuisiksi viipleiksi. Välillä x [, b] käyrän pituus on s = dx 1 + (y ) 2 Pyörähdyskpple Kunkin viipleen ulkopinnn (=vipn) pint-l on da = ( 2πf (x) ) ds = 2πf (x)dx 1 + (f ) 2 17 Srjt Olkoon ääretön srj S = n = 0 + 1 + 2 +... 18 Toislt kunkin viipleen tilvuus on Onko S äärellinen? Jos, niin se trkoitt, että ossummn dv = π ( f (x) ) 2 dx Pyörähdyskppleen vipn pint-l j kppleen tilvuus sdn lskettu välillä x [, b] A = 2π dx f (x) 1 + (f (x)) 2 V = π dx ( f (x) ) 2 19 S N = N 1 n (joss on siis N termiä) rj-rvo on äärellinen lim S N = S Srjn snotn suppenevn tähän rvoon. Muuss tpuksess srj hjntuu. 20

Srjt Srjn suppenemiselle lim n = 0 n on välttämätön, mutt ei riittävä ehto. Suppenemistestejä on lukuisi, MAPU I:llä käytetään vin suhdetestiä. Se kertoo, että srj S = n suppeneminen voidn testt peräkkäisten termien suhteell. lim n+1 = r n Srj suppenee itseisesti, jos r < 1 j hjntuu kun r > 1. Rjtpuksess r = 1 testi ei kerro juut eikä jt. Geometrinen srj Tutkitn geometrisen srjn suppenemist: lim n n = lim n q n = 0 vin kun q < 1. Suhdetesti n n+1 n = q n+1 q n = q jonk mukn on ts oltv q < 1. Eli geometrisen srjn päätellän suppenevn kyseisellä ehdoll. Srjn ossummt suppenevt rvoon ( N ) S = lim S N = lim = 1 = 1 ( 1 lim q N ) kun q < 1 21 23 Geometrinen srj Geometrinen srj on potenssisrj S N = Srjn summ löydetään esim. N 1 q n S N = 1 + q + q 2 +... + q N 2 + q N 1 qs N = q + q 2 +... + q N 2 + q N 1 + q N jost sdn vähentämällä lusekkeet toisistn S N qs N = N S N = N Hrmoninen srj Toinen esimerkkin on hrmoninen srj Termien rj-rvo: S = 1 + 1 2 + 1 3 +... = n=1 lim 1 n = lim n n n = 0 Tämä ehto täytyy. Suhdetesti: lim n+1 n n = lim n 1 n n n + 1 = 1 Suhdetestin perusteell ei ost sno suppeneeko srj. Hrmonisen srjn voidn (lukuisill tvoill) osoitt hjntuvn. 22 24