Определенным интегралом
от заданной функции
называется
предел
интегральных сумм, т.е.:
Определенный интеграл
численно равен площади фигуры, ограниченной осью абсцисс, прямыми
,
и графиком функции
.
Для того чтобы
вычислить определенный интеграл,
сначала нужно вычислить
неопределенный интеграл,
а затем воспользоваться формулой Ньютона-Лейбница:
Эта формула применима при условии, что подинтегральная функция является непрерывной на отрезке интегрирования. Поэтому, прежде чем приступить к
вычислению определенного интеграла,
необходимо найти
область определения подинтегральной функции. Если выяснится, что подинтегральная функция имеет
точки разрыва
на отрезке интегрирования, необходимо разбить отрезок на несколько частей в каждой из которых подинтегральная функция непрерывна. Далее, следует вычислить соответствующие неопределенные интегралы на каждом из отрезков, и воспользоваться формулой Ньютона-Лейбница, взяв пределы в точках, где функция терпит разрыв.
Калькулятор онлайн.
Вычислить определенный интеграл (площадь криволинейной трапеции).
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.
Вы можете посмотреть теорию о определенном интеграле.
Примеры подробного решения >>
Введите подинтегральную функцию и пределы интегрирования
Наши игры, головоломки, эмуляторы:
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 < b)
и графиком непрерывной и неотрицательной на отрезке [а; b] функции y = f(x); назовем эту фигуру криволинейной трапецией. Требуется
вычислить площадь криволинейной трапеции.
Решение. Геометрия дает нам рецепты для вычисления площадей многоугольников и некоторых частей круга (сектора, сегмента). Используя
геометрические соображения, мы сумеем найти лишь приближенное значение искомой площади, рассуждая следующим образом.
Разобьем отрезок [а; b] (основание криволинейной трапеции) на n равных частей; это разбиение осуществим с помощью точек x1,
x2, … xk, … xn-1. Проведем через эти точки прямые, параллельные оси у. Тогда заданная
криволинейная трапеция разобьется на n частей, на n узеньких столбиков. Площадь всей трапеции равна сумме площадей столбиков.
Рассмотрим отдельно k-ый столбик, т.е. криволинейную трапецию, основанием которой служит отрезок [xk; xk+1].
Заменим его прямоугольником с тем же основанием и высотой, равной f(xk) (см. рисунок). Площадь прямоугольника равна
( f(x_k) cdot Delta x_k ), где ( Delta x_k ) — длина отрезка [xk; xk+1]; естественно
считать составленное произведение приближенным значением площади k-го столбика.
Если теперь сделать то же самое со всеми остальными столбиками, то придем к следующему результату: площадь S заданной криволинейной
трапеции приближенно равна площади Sn ступенчатой фигуры, составленной из n прямоугольников (см. рисунок):
( S_n = f(x_0)Delta x_0 + dots + f(x_k)Delta x_k + dots + f(x_{n-1})Delta x_{n-1} )
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_{n-1} )
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):
$$ S = lim_{n to infty} S_n $$
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_{n-1} = v(t_0)Delta t_0 + dots + v(t_{n-1}) Delta t_{n-1} )
5) Искомое перемещение равно пределу последовательности (Sn):
$$ s = lim_{n to infty} S_n $$
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 $$ S_n = f(x_0)Delta x_0 + f(x_1)Delta x_1 + dots + f(x_{n-1})Delta x_{n-1} $$
3) вычисляем $$ lim_{n to infty} S_n $$
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:
( intlimits_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 = intlimits_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 = intlimits_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 = intlimits_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 = intlimits_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 = intlimits_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 = intlimits_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 1. Интеграл от суммы функций равен сумме интегралов:
( intlimits_a^b (f(x) + g(x))dx = intlimits_a^b f(x)dx + intlimits_a^b g(x)dx )
Свойство 2. Постоянный множитель можно вынести за знак интеграла:
( intlimits_a^b kf(x)dx = k intlimits_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_{ABCD} = S_{aDCb} — S_{aABb} = intlimits_a^b f(x) dx — intlimits_a^b g(x) dx = )
( = intlimits_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 = intlimits_a^b (f(x)-g(x))dx )
Таблица неопределённых интегралов (первообразных) некоторых функций
$$ int 0 cdot dx = C $$
$$ int 1 cdot dx = x+C $$
$$ int x^n dx = frac{x^{n+1}}{n+1} +C ;; (n neq -1) $$
$$ int frac{1}{x} dx = ln |x| +C $$
$$ int e^x dx = e^x +C $$
$$ int a^x dx = frac{a^x}{ln a} +C ;; (a>0, ;; a neq 1) $$
$$ int cos x dx = sin x +C $$
$$ int sin x dx = -cos x +C $$
$$ int frac{dx}{cos^2 x} = text{tg} x +C $$
$$ int frac{dx}{sin^2 x} = -text{ctg} x +C $$
$$ int frac{dx}{sqrt{1-x^2}} = text{arcsin} x +C $$
$$ int frac{dx}{1+x^2} = text{arctg} x +C $$
$$ int text{ch} x dx = text{sh} x +C $$
$$ int text{sh} x dx = text{ch} x +C $$
Вычисление интегралов
Множество всех первообразных функции f(x) (дифференциала f(x)dx) называется неопределенным интегралом от этой функции и обозначается ∫f(x)dx.
- Решение онлайн
- Видеоинструкция
- Также решают
С помощью данного онлайн-калькулятора можно вычислять любые интегралы. Например, найти интеграл x3sin(x2). Запишем как x^3*sin(x^2) и нажимаем кнопку Получить решение.
Если интеграл определенный, например, 
, то записываем 2/x^4+tan(x), в качестве пределов интегрирования указываем 1, 2.
Примечание: число «пи» (π) записывается как pi; знак «бесконечность» (∞) ≡ infinity
Примеры правильной записи некоторых выражений
Таблица интегралов
Приемы нахождения неопределенных интегралов
Способы нахождения неопределенных интегралов:
- Подведение под знак дифференциала:
- Интегрирование по частям: ∫xexdx
- Простейшие преобразования подынтегрального выражения (пример):
- Интегрирование рациональных дробей:
- Интегрирование простейших иррациональностей:
- Интегрирование выражений, содержащих тригонометрические функции: ∫cos4(x)sin3(x)dx
Пример 1. Вычислить ∫(3x+15)17dx.
Решение.
Возводить двучлен в 17-ю степень нецелесообразно. Исходя из табличного интеграла 
, получаем
= 
.
Пример 2. Вычислить 
.
Решение.
Аналогично предыдущему,
= 
Пример 3. 
.
Решение. Поскольку
, то 
.
Пример 4. Вычислить 
Решение. Так как
, то 
.
Пример 5. Вычислить 
.
Решение.
Применим подстановку 
. Отсюда x-5=t2, x=t2+5, dx=2tdt.
Подставив в интеграл, получим
= 
Пример 6. Вычислить ∫x2exdx.
Решение.
Положим u=x2, dv=exdx; тогда du=2xdx, v=ex. Применим формулу интегрирования по частям:
∫x2exdx=x2ex-2∫xex.
Мы добились понижения степени x на единицу. Чтобы найти ∫xex, применим еще раз интегрирование по частям. Полагаем u=x, dv=exdx; тогда du=dx, v=ex и
∫xex=x2ex-2xex+2ex+C.
Пример 7. Вычислить 
.
Решение. Выделяя целую часть, получим: 
.
Учитывая, что x4+5x2+4=(x2+1)(x2+4), для второго слагаемого получаем разложение
Приводя к общему знаменателю, получим равенство числителей:
-5x2–4=(Ax+B)(x2+4)+(Cx+D)(x2+1).
Приравнивая коэффициенты при одинаковых степенях x, получаем
x3: 0=A+C
x2: -5=B+D
x: 0=4A+C
x0: -4=4B+D
Отсюда находим A=C=0, B=1/3, D=-16/3.
Подставляя найденные коэффициенты в разложение и интегрируя его, получаем:
Пример 8. Вычислить 
.
Решение. Так как
,
то подынтегральное выражение есть рациональная функция от x и 
; поэтому введем подстановку:
; 
,
откуда
; 
; 
;
.
Следовательно,
Пример 9. Вычислить 
.
Решение.
Подынтегральная функция рационально зависит от sinx(x) и cos(x); применим подстановку tgx/2=t, тогда
, 
, 
и
= 
Возвращаясь к старой переменной, получим
= 
.
Пример 10. Вычислить 
.
Решение.
Произведем замену 1+3x8 = z2. Тогда 
, 
;
таким образом,
.
Следует обратить внимание, что при замене переменной в определенном интеграле пределы интегрирования в общем случае изменяются.
Пример 11.Вычислить несобственный интеграл 
или доказать его расходимость.
Решение. Подынтегральная функция 
не ограничена в окрестности точки x=1. На любом же отрезке [1+ε;e] она интегрируема, так как является непрерывной функцией. Поэтому
.
Пример 12. Вычислить несобственный интеграл 
или доказать его расходимость.
Решение.
Подынтегральная функция непрерывна и интегрируема на R. По определению
= 
= 
Интеграл сходится.
Пример 13. Найти площадь фигуры, ограниченной параболой y=x2 и прямой x+y=2.
Решение.
Найдем абсциссы точек пересечения параболы y=x2 и прямой y=2-x. Решая уравнение x2=2-x, находим x1=-2, x2=1. Так как фигура ограничена сверху прямой, а снизу параболой, по известной формуле находим
.
Калькулятор для решения определенных интегралов
На данной странице представлен онлайн калькулятор для вычисления определенного интеграла от функции. Программа не
просто даёт ответ, она приводит пошаговое
и подробное решение.
Как пользоваться онлайн калькулятором :
- Введите интегрируемую функцию с переменной x, в функции используйте стандартные
операции: + сложение, — вычитание, / деление, * умножение, ^ — возведение в степень, а также
стандартные математические
функции. - Введите нижний и верхний пределы интегрирования.
- Нажмите кнопку — Вычислить интеграл.
- Через несколько секунд внизу отобразится пошаговое решение с подробными комментариями.
Также на нашем сайте можно проверить правильность решения при помощи
таблицы интегралов или
онлайн калькулятора для вычисления
производных.
Внизу страницы вы можете прочитать полные правила ввода данных, ответы на часто задаваемые вопросы и оставить свой
комментарий.
Другие онлайн калькуляторы
- Таблица интегралов
- Свойства
интегралов - Решение неопределенных интегралов
- Решение
производных
Вы поняли, как решать? Нет?
- Правила
- Комментарии
- Ответы на вопросы
Последовательность ввода данных
- вводите функцию, которую хотите проинтегрировать. Вот ссылка на правила
ввода функций; - вводите пределы интегрирования;
- нажимаете кнопку — Вычислить интеграл;
- смотрите решение, радуетесь, ставите лайки и рассказываете друзьям!
Что можно вводить
Простейшие математические операции: Сумма: + ; Вычитание: — ; Умножение: * ; Деление или дроби: / и
пробел.
Элементарные функции: x^n степень, sqrt(x) квадратный корень, log(a,x) логарифм, ln(x) натуральный
логарифм, exp() экспонента, sin(x) синус, cos(x) косинус, tg(x) тангенс и др.
Десятичные дроби можно вводить только через точку, то есть, пишем 0.7, а не 0,7 — полные правила
ввода функций.
Вопросов пока не поступало =))
Вопросы можете задавать в комментариях, мы обязательно на них ответим!
Рассчитайте цену решения ваших задач
Калькулятор
стоимости
Решение контрольной
от 300 рублей
*
* Точная стоимость будет определена после загрузки задания для исполнителя
+Загрузить файл
Файлы doc, pdf, xls, jpg, png не более 5 МБ.
Пояснения к калькулятору
- Для решения математического выражения необходимо набрать его в поле ввода с помощью предложенной виртуальной клавиатуры и нажать кнопку ↵.
- Управлять курсором можно кликами в нужное местоположение в поле ввода или с помощью клавиш со стрелками ← и →.
- ⌫ — удалить в поле ввода символ слева от курсора.
- C — очистить поле ввода.
- При использовании скобок ( ) в выражении в целях упрощения может производится автоматическое закрытие, ранее открытых скобок.
- Для того чтобы ввести смешанное число или дробь необходимо нажать кнопку ½, ввести сначала значение числителя, затем нажать кнопку со стрелкой вправо → и внести значение знаменателя дроби. Для ввода целой части смешанного числа необходимо установить курсор перед дробью с помощью клавиши ← и ввести число.
- Ввод числа в n-ой степени и квадратного корня прозводится кнопками ab и √ соответственно. Завершить ввод значения в степени или в корне можно клавишей →.
Упрощение выражений, раскрытие скобок, разложение многочленов на множители
Калькулятор позволяет произвести некоторые алгебраические преобразования с выражениями. Результат выводится в нескольких вариантах упрощения/разложения/раскрытия скобок и пр.
$$frac{left(frac{2a}{2a+b}-frac{4a^2}{4a^2+4ab+b^2}right)}{left(frac{2a}{4a^2-b^2}+frac{1}{b-2a}right)}+frac{8a^2}{2a+b}$$ (упростить выражение)
$$frac{1-sin ^4left(xright)-cos ^4left(xright)}{2sin ^4left(xright)}+1$$ (упростить выражение)
$$left(sqrt{a}-frac{a}{sqrt{a}+1}right)cdot frac{a-1}{sqrt{a}}$$ (упростить выражение)
Решение уравнений и неравенств
Математический калькулятор может решать уравнения и неравентства относительно переменной «x». Если есть необходимость найти другую переменную, например «y», то следует просто поменять их местами в выражении. Ввод переменных «x»,»y»,»z» производится в группе xyz нажатием соответствующих кнопок x, y, z.
Решение систем уравнений и неравенств
Системы уравнений и неравенств также решаются с помощью онлайн калькулятора. Чтобы задать систему необходимо ввести уравнения/неравенства, разделяя их точкой с запятой с помощью кнопки ;.
Вычисление выражений с логарифмами
В калькуляторе кнопкой loge(x) возможно задать натуральный логарифм, т.е логарифм с основанием «e»: loge(x) — это ln(x). Для того чтобы ввести логарифм с другим основанием нужно преобразовать логарифм по следующей формуле: $$log_a left(bright) = frac{log left(bright)}{log left(aright)}$$ Например, $$log_{3} left(5x-1right) = frac{log left(5x-1right)}{log left(3right)}$$
$$log _3left(5x-1right)=2$$ преобразуем в $$frac{log left(5x-1right)}{log left(3right)}=2$$ (решить уравнение)
$$log _2left(xright)=2log _xleft(2right)-1$$ преобразуем в $$frac{log left(xright)}{log left(2right)}=2cdot frac{log left(2right)}{log left(xright)}-1$$ (найти x в уравнении)
Вычисление пределов функций
Предел функции задается последовательным нажатием групповой кнопки f(x) и функциональной кнопки lim.
Решение интегралов
Онлайн калькулятор предоставляет инструменты для интегрирования функций. Вычисления производятся как с неопределенными, так и с определенными интегралами. Ввод интегралов в поле калькулятора осуществляется вызовом групповой кнопки f(x) и далее:
∫ f(x) — для неопределенного интеграла;
ba∫ f(x) — для определенного интеграла.
В определенном интеграле кроме самой функции необходимо задать нижний и верхний пределы.
$$int left(frac{x+arccos ^2left(3xright)}{sqrt{1-9x^2}}right)dx$$ (решить интеграл)
$$int _{frac{pi }{6}}^{frac{pi }{3}}left(sin 6xsin 7xright)dx$$ (решить интеграл)
$$int _{+infty }^{-infty }left(frac{1}{left(x^2+1right)left(x^2+4right)}right)dx$$ (решить интеграл)
Вычисление производных
Математический калькулятор может дифференцировать функции (нахождение производной) произвольного порядка в точке «x». Ввод производной в поле калькулятора осуществляется вызовом групповой кнопки f(x) и далее:
f'(x) — производная первого порядка;
f»(x) — производная второго порядка;
f»'(x) — производная третьего порядка.
fn(x) — производная любого n-о порядка.
Действия над комплексными числами
Онлайн калькулятор имеет функционал для работы с комплексными числами (операции сложения, вычитания, умножения, деления, возведения в степень и пр.). Комплексное число обзначается символом «i» и вводится с помощью групповой кнопки xyz и кнопки i
.