Примеры вычисления интегралов

Первый интеграл является табличным: .

Пример 4. Найти интеграл . Решение. Отделим от нечетной степени один множитель: . Если положить , то . Перейдем в интеграле к новой переменной t:

Так как дроби между собой равны, а также равны их знаменатели, то и числители также равны. Поэтому у многочленов, стоящих в числителе приравняем коэффициенты при х2,х1,х0 и получим систему трех уравнений с тремя неизвестными:

Пример 8. Найти интеграл . Определенный интеграл

Вычислить несобственный интеграл  или установить его расходимость.

Площадь плоской криволинейной трапеции. Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями: .

Вычисление длины дуги кривой. Вычислить длину дуги кривой: , между точками пересечения с осями координат.

Тройной интеграл в цилиндрических и сферических координатах Цилиндрические координаты точки в пространстве - это ее полярные координаты в XOY и координата Z.

Связь сферических и декартовых координат: Далее тройной интеграл сводится к трехкратному в соответствии с неравенствами для области V в сферических координатах.

Эффективно переводить в сферические координаты тройной интеграл по областям, в границах которых есть сфера.

Чётность , нечётность, периодичность. Непрерывность. Поведение в окрестности точек разрыва и у границ области определения. Вертикальные асимптоты.

Делаем вывод о наличии односторонней вертикальной асимптоты

Масса неоднородного тела. Тройной интеграл. Рассмотрим тело, занимающее пространственную область , и предположим, что плотность распределения массы в этом теле является непрерывной функцией координат точек тела:

Декартовы координаты.

Установим теперь правило для вычисления    такого интеграла. Если же в общем случае менять порядок интегрирования ( т.е., скажем, интегрировать сначала по направлению оси Oy, а затем по области плоскости Oxz), то это приведёт к изменению порядка интегрирования в тройном интеграле и к изменению пределов интегрирования по каждой переменной.

Вычислим тройной интеграл Цилиндрические координаты.

Сферические координаты.

Пример. Найдем центр тяжести однородного полушара

Если тело неоднородное, то в каждой формуле под знаком интеграла будет находиться дополнительный множитель  - плотность тела в точке P.

Объём цилиндрического тела. Двойной интеграл. Пусть в некоторой замкнутой области D плоскости хОу определена ограниченная функция z = f(x,у), причём f(x,y)>0. К определению двойного интеграла приходим, вычисляя объём фигуры, основание которой - область D; сверху фигура ограничена поверхностью, уравнение которой z=f(x,y) боковая поверхность - цилиндрическая, образованная прохождением прямой, параллельной оси Oz вдоль границы L области D. Такая фигура называется цилиндрическим телом (рисунок 1).

Если m, М - наименьшее и наибольшее значения непрерывной функции f(x,y) в области D, то справедливо двойное неравенство (оценка двойного интеграла):

Вычисление двойного интеграла в декартовых координатах

Изменим порядок интегрирования. При этом нижняя граница области D задана двумя аналитическими выражениями . В этом случае область D нужно разбить на две области Dl, D2 с помощью прямой, проходящей по оси Оу.

Двойной интеграл в полярных координатах Если область интегрирования D - круг или часть круга, то обычно двойной интеграл вычислить легче, если перейти к полярным координатам. Полярный полюс помещается в начало декартовых координат, полярная ось направлена вдоль оси Ох. Формулы перехода к полярным координатам: Двойные интегралы в полярных координатах выражаются через двукратные интегралы вида

Приложения тройного интеграла С помощью тройного интеграла наряду с другими величинами можно вычислить: объём области V по формуле массу m тела V переменной плотностью

Вычисление тройного интеграла в декартовых и других координатах Тройной интеграл в декартовых координатах

Тройной интеграл в сферических координатах Основные свойства и приложения криволинейного интеграла первого рода . Это свойство характерно только для криволинейного интеграла 1-го рода, ввиду того, что dl > 0 при любом движении вдоль кривой MN. С помощью криволинейных интегралов 1-го рода можно вычислять следующие геометрические и физические величины:

Вычисление криволинейных интегралов 1-го рода Пусть по кривой MN, расположенной в плоскости хОу, движется материальная точка Р (х, у ), к которой приложена сила F , изменяющаяся по величине и направлению при перемещении точки.

Физическая задача вычисления работы силы  при перемещении точки Р из положения М в положение N приводит к понятию криволинейного интеграла второго рода. Для этого кривая MN разбивается на п произвольных частей точками М=M1,M2,M3,…Mn=N

Формула Грина.

Поверхностный интеграл первого рода Пусть f(x,y,z) - функция, непрерывная на гладкой поверхности S. (Поверхность называется гладкой, если в каждой её точке существует касательная плоскость, непрерывно изменяющаяся вдоль поверхности).

Поверхностный интеграл второго рода К понятию поверхностного интеграла 2-го рода приводит физическая задача о вычислении потока жидкости через некоторую поверхность S. При этом, в каждой точке поверхности S задаётся векторная функция (x,y,z) скорости жидкости.

Область интегрирования D задана уравнениями границ. По заданным уравнениям нужно нарисовать кривые или прямые линии, которые образуют замкнутую область D

Если уравнение поверхности не содержит одну из трёх независимых переменных, это является признаком того, что поверхность - цилиндрическая, с образующей, параллельной оси отсутствующей переменной.

Уравнение сферы радиусом R с центром в начале координат имеет вид: РЕШЕНИЕ Интеграл по ломанной линии MNV вычисляем суммой  двух интегралов: по отрезку прямой MN и отрезку NV. Определим уравнение прямой интегрирования MN, как уравнение прямой, проходящей через две точки

Правила нанесения размеров Начертательная геометрия Задача Трехфазный асинхронный электродвигатель
История живописи, архитектуры, скульптуры Популярная энциклопедия