Калькулятор Интегралов. Решение Определенных и Неопределенных Интегралов (первообразных)
Верхний предел
∫
Нижний предел
Ввод распознает различные синонимы функций, как asin , arsin , arcsin
Знак умножения и скобки расставляются дополнительно — запись 2sinx сходна 2*sin(x)
Список математических функций и констант :
• ln(x) — натуральный логарифм
• sh(x) — гиперболический синус
• ch(x) — гиперболический косинус
• th(x) — гиперболический тангенс
• cth(x) — гиперболический котангенс
• sch(x) — гиперболический секанс
• csch(x) — гиперболический косеканс
• arsh(x) — обратный гиперболический синус
• arch(x) — обратный гиперболический косинус
• arth(x) — обратный гиперболический тангенс
• arcth(x) — обратный гиперболический котангенс
• arsch(x) — обратный гиперболический секанс
• arcsch(x) — обратный гиперболический косеканс
Решения интегральных уравнений онлайн
В этом разделе мы рассмотрим типовые задачи по интегральным уравнениям с решениями. Интегральное уравнение содержит неизвестную функцию под знаком интеграла (по аналогии как дифференциальное — функцию под знаком дифференциала:)).
Выделяют два основных класса интегральных уравнений: уравнения Фредгольма I и II рода:
Это линейные неоднородные уравнения (при $f(x)=0$ — однородные), иногда рассматриваются более общий случай с параметром $\lambda$ перед интегралом.
Ниже вы найдете примеры нахождения решений интегральных уравнений, собственных значений и функций, исследования ядра, применения интегральных уравнений для решения других задач.
Примеры решений интегральных уравнений
Задача 1. Пользуясь теоремой Гильберта-Шмидта, исследовать и решить интегральное уравнение 2-го рода $(E+\lambda A)x=y$ в гильбертовом пространстве $X$.
Задача 2. Найти собственные значения и собственные функции уравнения:
$$ y(x)=\lambda \int_0^1 (\cos 2\pi x +2x \sin 2\pi t +t \sin \pi x)y(t)dt. $$
Задача 3. Решить уравнение Вольтерры, сведя его к обыкновенному дифференциальному уравнению.
Задача 4. Решить или установить неразрешимость уравнений с вырожденным ядром.
Задача 5. Решить интегральное уравнение, сведя его предварительно к обыкновенному дифференциальному уравнению.
Задача 6. Найти резольвенту для интегрального уравнения Вольтерры со следующим ядром $K(x,t)=x^<1/3>t^<2/3>$.
Задача 7. Исследовать решения уравнения с вырожденным ядром при различных значениях параметра $\lambda$ (ограничиться случаем вещественных характеристических чисел).
$$ y(x)-\lambda \int_0^1 x y(t)dt = \sin 2\pi x. $$
Задача 8. Для симметричного ядра $$K(x,t) = \frac<1> <2>\sin |x-t| \quad (0 \le, x,t \le \pi)$$ найти характеристические числа и соответствующие им собственные функции, сводя интегральное уравнение к однородной краевой задаче для обыкновенного дифференциального уравнения.
Задача 9. Решить краевую задачу, используя функцию Грина
Задача 10. Применяя преобразование Лапласа, решить интегральное уравнение
Помощь с интегральными уравнениями
Если вам нужна помощь с решением задач и контрольных по интегральным уравнениям (и другим разделам математического и функционального анализа), обращайтесь в МатБюро. Стоимость подробной консультации от 200 рублей , оформление производится в Word, срок от 1 дня.
Этот математический калькулятор онлайн поможет вам вычислить определенный интеграл (площадь криволинейной трапеции). Программа для вычисления определенного интеграла (площади криволинейной трапеции) не просто даёт ответ задачи, она приводит подробное решение с пояснениями, т.е. отображает процесс интегрирования функции.
Данная программа может быть полезна учащимся старших классов общеобразовательных школ при подготовке к контрольным работам и экзаменам, при проверке знаний перед ЕГЭ, родителям для контроля решения многих задач по математике и алгебре. А может быть вам слишком накладно нанимать репетитора или покупать новые учебники? Или вы просто хотите как можно быстрее сделать домашнее задание по математике или алгебре? В этом случае вы также можете воспользоваться нашими программами с подробным решением.
Таким образом вы можете проводить своё собственное обучение и/или обучение своих младших братьев или сестёр, при этом уровень образования в области решаемых задач повышается.
Обязательно ознакомьтесь с правилами ввода функций. Это сэкономит ваше время и нервы. Правила ввода функций >> Почему решение на английском языке? >>С 9 января 2019 года вводится новый порядок получения подробного решения некоторых задач. Ознакомтесь с новыми правилами >> —> Введите подинтегральную функцию и пределы интегрирования Для данной задачи возможно получить подробное решение. Узнайте как это сделать.
Немного теории.
Определенный интеграл. Задачи, приводящие к понятию определенного интеграла
Задача 1 (о вычислении площади криволинейной трапеции).
В декартовой прямоугольной системе координат xOy дана фигура (см. рисунок), ограниченная осью х, прямыми х = a, х = b (a \( S_n = f(x_0)\Delta x_0 + \dots + f(x_k)\Delta x_k + \dots + f(x_)\Delta x_ \) Здесь ради единообразия обозначений мы считаем, что a = х0, b = xn; \( \Delta x_0 \) — длина отрезка [x0; x1], \( \Delta x_1 \) — длина отрезка [x1; x2], и т.д; при этом, как мы условились выше, \( \Delta x_0 = \dots = \Delta x_ \)
Итак, \( S \approx S_n \), причем это приближенное равенство тем точнее, чем больше n. По определению полагают, что искомая площадь криволинейной трапеции равна пределу последовательности (Sn): $$ S = \lim_ S_n $$
Задача 2 (о перемещении точки) По прямой движется материальная точка. Зависимость скорости от времени выражается формулой v = v(t). Найти перемещение точки за промежуток времени [а; b]. Решение. Если бы движение было равномерным, то задача решалась бы очень просто: s = vt, т.е. s = v(b-а). Для неравномерного движения приходится использовать те же идеи, на которых было основано решение предыдущей задачи. 1) Разделим промежуток времени [а; b] на n равных частей. 2) Рассмотрим промежуток времени [tk; tk+1] и будем считать, что в этот промежуток времени скорость была постоянной, такой, как в момент времени tk. Итак, мы считаем, что v = v(tk). 3) Найдем приближенное значение перемещения точки за промежуток времени [tk; tk+1], это приближенное значение обозначим sk \( s_k = v(t_k) \Delta t_k \) 4) Найдем приближенное значение перемещения s: \( s \approx S_n \) где \( S_n = s_0 + \dots + s_ = v(t_0)\Delta t_0 + \dots + v(t_) \Delta t_ \) 5) Искомое перемещение равно пределу последовательности (Sn): $$ s = \lim_ S_n $$
Подведем итоги. Решения различных задач свелись к одной и той же математической модели. Многие задачи из различных областей науки и техники приводят в процессе решения к такой же модели. Значит, данную математическую модель надо специально изучить.
Понятие определенного интеграла
Дадим математическое описание той модели, которая была построена в трех рассмотренных задачах для функции y = f(x), непрерывной (но необязательно неотрицательной, как это предполагалось в рассмотренных задачах) на отрезке [а; b]: 1) разбиваем отрезок [а; b] на n равных частей; 2) составляем сумму $$ S_n = f(x_0)\Delta x_0 + f(x_1)\Delta x_1 + \dots + f(x_)\Delta x_ $$ 3) вычисляем $$ \lim_ S_n $$
В курсе математического анализа доказано, что этот предел в случае непрерывной (или кусочно-непрерывной) функции существует. Его называют определенным интегралом от функции y = f(x) по отрезку [а; b] и обозначают так: \( \int\limits_a^b f(x) dx \) Числа a и b называют пределами интегрирования (соответственно нижним и верхним).
Вернемся к рассмотренным выше задачам. Определение площади, данное в задаче 1, теперь можно переписать следующим образом: \( S = \int\limits_a^b f(x) dx \) здесь S — площадь криволинейной трапеции, изображенной на рисунке выше. В этом состоит геометрический смысл определенного интеграла.
Определение перемещения s точки, движущейся по прямой со скоростью v = v(t), за промежуток времени от t = a до t = b, данное в задаче 2, можно переписать так: \( S = \int\limits_a^b v(t) dt \)
Формула Ньютона — Лейбница
Для начала ответим на вопрос: какая связь между определенным интегралом и первообразной?
Ответ можно найти в задаче 2. С одной стороны, перемещение s точки, движущейся по прямой со скоростью v = v(t), за промежуток времени от t = а до t = b и вычисляется по формуле \( S = \int\limits_a^b v(t) dt \)
С другой стороны, координата движущейся точки есть первообразная для скорости — обозначим ее s(t); значит, перемещение s выражается формулой s = s(b) — s(a). В итоге получаем: \( S = \int\limits_a^b v(t) dt = s(b)-s(a) \) где s(t) — первообразная для v(t).
В курсе математического анализа доказана следующая теорема. Теорема. Если функция y = f(x) непрерывна на отрезке [а; b], то справедлива формула \( S = \int\limits_a^b f(x) dx = F(b)-F(a) \) где F(x) — первообразная для f(x).
Приведенную формулу обычно называют формулой Ньютона — Лейбница в честь английского физика Исаака Ньютона (1643—1727) и немецкого философа Готфрида Лейбница (1646— 1716), получивших ее независимо друг от друга и практически одновременно.
На практике вместо записи F(b) — F(a) используют запись \( \left. F(x)\right|_a^b \) (ее называют иногда двойной подстановкой) и, соответственно, переписывают формулу Ньютона — Лейбница в таком виде: \( S = \int\limits_a^b f(x) dx = \left. F(x)\right|_a^b \)
Вычисляя определенный интеграл, сначала находят первообразную, а затем осуществляют двойную подстановку.
Опираясь на формулу Ньютона — Лейбница, можно получить два свойства определенного интеграла.
Свойство 2. Постоянный множитель можно вынести за знак интеграла: \( \int\limits_a^b kf(x)dx = k \int\limits_a^b f(x)dx \)
Вычисление площадей плоских фигур с помощью определенного интеграла
С помощью интеграла можно вычислять площади не только криволинейных трапеций, но и плоских фигур более сложного вида, например такого, который представлен на рисунке. Фигура Р ограничена прямыми х = а, х = b и графиками непрерывных функций y = f(x), y = g(x), причем на отрезке [а; b] выполняется неравенство \( g(x) \leqslant f(x) \). Чтобы вычислить площадь S такой фигуры, будем действовать следующим образом: \( S = S_ = S_ — S_ = \int\limits_a^b f(x) dx — \int\limits_a^b g(x) dx = \) \( = \int\limits_a^b (f(x)-g(x))dx \)
Итак, площадь S фигуры, ограниченной прямыми х = а, х = b и графиками функций y = f(x), y = g(x), непрерывных на отрезке [a; b] и таких, что для любого x из отрезка [а; b] выполняется неравенство \( g(x) \leqslant f(x) \), вычисляется по формуле \( S = \int\limits_a^b (f(x)-g(x))dx \)
