IV. A HATÁROZOTT INTEGRÁL

Hasonló dokumentumok
II. Valós számsorozatok

TARTALOMJEGYZÉK MATEMATIKAI ANALÍZIS I. FEJEZET. A PRIMITÍV FÜGGVÉNY ÉS A HATÁROZATLAN INTEGRÁL...5 II. FEJEZET. INTEGRÁLÁSI MÓDSZEREK...

ACTA CAROLUS ROBERTUS

1. Hibaszámítás Hibaforrások A gépi számok

g x ugyanabba az halmazba kerüljön mint különböző módon tehetjük meg. A feladat állítása alapján igazolnunk kell, hogy ( ) n m m

Matematika A1 vizsga elméleti kérdések

A valós számok halmaza

Emelt szintő érettségi tételek. 10. tétel Számsorozatok

Olimpiai szakkör, Dobos Sándor 2008/2009

A + B = B + A A B = B A ( A + B ) + C = A + ( B + C ) ( A B ) C = A ( B C ) A ( B + C ) = ( A B ) + ( A C ) A + ( B C ) = ( A + B ) ( A + C )

I. Sorozatok. I.1. Sorozatok megadása

A térbeli szabad vektorok V halmaza a vektorok összeadására, és a skalárral való szorzásra vonatkozóan egy háromdimenziós vektorteret alkot.

(a n A) 0 < ε. A két definícióbeli feltétel ugyanazt jelenti (az egyenlőtlenség mindkettőben a n A < ε), ezért a n A a n A 0.

n természetes szám esetén. Kovács Béla, Szatmárnémeti

= dx 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05

VI. FEJEZET POLINOMOK ÉS ALGEBRAI EGYENLETEK. VI.1. A polinom fogalma. Alapvető tulajdonságok

I. FEJEZET SOROZATOK, SZÁMTANI ÉS MÉRTANI HALADVÁNYOK

SOROZATOK. Körtesi Péter

1. Primitív függvények (határozatlan integrálok)

VII. A határozatlan esetek kiküszöbölése

Lineáris programozás

90 Folytonos függvények. IV. Folytonos függvények

f (ξ i ) (x i x i 1 )

V. Deriválható függvények

Integrálszámítás (Gyakorló feladatok)

Közelítő és szimbolikus számítások haladóknak. 9. előadás Numerikus integrálás, Gauss-kvadratúra

FELVÉTELI VIZSGA, július 15.

III. FEJEZET FÜGGVÉNYEK. III.1. A függvény fogalma és néhány tulajdonsága

823. A helyesen kitöltött keresztrejtvény: 823. ábra A prímek összege: = 9; 824. a) 2 1, 2 4, 5 3, 3 5, 2$ 825.

n 1 1 n sehova szám (DÖNTETLEN) 1 0 k n n n 1 IZÉ HA a sorozat is lim akkor n NEVEZETES SOROZATOK HATÁRÉRTÉKEI ÖSSZEG HATÁRÉRTÉKE IZÉ

24. tétel Kombinatorika. Gráfok.

Analízis. Glashütter Andrea

Metrikus terek. továbbra is.

X. Székely Mikó Matematikaverseny 1. Beszámoló a X. Székely Mikó Matematikaversenyről

Komplex számok. 6. fejezet. A komplex szám algebrai alakja. Feladatok. alábbi komplex számokat és helyvektorukat:

ANALÍZIS I. (MT1301L, MT4301L, MT1301) Előadást követő vázlatok. Dr. Rozgonyi Tibor főiskolai docens

n -adik hatványa ahol n q és c n Ekkor szeretnénk, ha a < a < a is teljesülne. (Így majd az exponenciális függvény monoton marad.

Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny 2010/2011 Matematika I. kategória (SZAKKÖZÉPISKOLA) Az 1. forduló feladatainak megoldása

19. Függvények rekurzív megadása, a mester módszer

A Riemann-integrál intervallumon I.

Matematika II. Műszaki informatikai mérnökasszisztens. Galambos Gábor JGYPK

ANALÍZIS 1. I. VIZSGA január 11. Mérnök informatikus szak α-variáns Munkaidő: 90 perc., vagyis z 2 1p = i 1p = ( cos 3π 2 2

Készségszint-mérés és - fejlesztés a matematika kompetencia területén

A valós számok halmaza

Lineáris programozás

Dr. Tóth László, Kombinatorika (PTE TTK, 2007) nem vagyunk tekintettel a kiválasztott elemek sorrendjére. Mennyi a lehetőségek száma?

Hatványozás és négyzetgyök. Másodfokú egyenletek

3. SOROZATOK. ( n N) a n+1 < a n. Egy sorozatot (szigorúan) monotonnak mondunk, ha (szigorúan) monoton növekvő vagy csökkenő.

ARITMETIKA ÉS ALGEBRA I. TERMÉSZETES SZÁMOK

Kardos Montágh verseny Feladatok

V. RADÓ FERENC EMLÉKVERSENY Kolozsvár, május 19. V. osztály

IX. A TRIGONOMETRIA ALKALMAZÁSA A GEOMETRIÁBAN

Számelméleti alapfogalmak

(anyagmérnök nappali BSc + felsőf. szakk.) Oktatók: Dr. Varga Péter ETF (előtan. feltétel): ---

VI. Deriválható függvények tulajdonságai

Matematika A1a - Analízis elméleti kérdései

ANALÍZIS II. Bártfai Pál

44. HANCSÓK KÁLMÁN MEGYEI MATEMATIKAVERSENY MEZŐKÖVESD, 2015 Szóbeli feladatok megoldásai. Megoldás: 6

A primitív függvény létezése. Kitűzött feladatok. határérték, és F az f egy olyan primitívje, amelyre F(0) = 0. Bizonyítsd be,

Határozott integrál. Newton -Leibniz szabály. alkalmazások. improprius integrál

A tárgy címe: ANALÍZIS 1 A-B-C (2+2). 1. gyakorlat

Sorozatok határértéke

= n 2 = x 2 dx = 3c 2 ( 1 ( 4)). = π 13.1

Megoldás: Először alakítsuk át az a k kifejezést: Ez alapján az a 2 a n szorzat átírható a következő alakra

Bevezetés az integrálásba

-vel, ahol i a sor- és j az oszlopindex. Pl. harmadrendő determinánsnál: + +

Sorozatok, határérték fogalma. Függvények határértéke, folytonossága

2. ALGEBRA ÉS SZÁMELMÉLET

Innen. 2. Az. s n = 1 + q + q q n 1 = 1 qn. és q n 0 akkor és csak akkor, ha q < 1. a a n végtelen sor konvergenciáján nem változtat az, ha

II. FEJEZET SZÁMLÁLÁSI FELADATOK. A KOMBINATORIKA ELEMEI II.1. Valószínűségszámítási feladatok

Laplace-transzformáció. Vajda István február 26.

II. ALGEBRA ÉS SZÁMELMÉLET

( ) ( ) Motiváció: A derivált közelítésére gyakran használjuk a differencia hányadost: ( ) ( ) ( ) + +

Kalkulus gyakorlat - Megoldásvázlatok

1. Komplex szám rendje

(f) f(x) = x2 x Mutassa meg, hogy ha f(x) dx = F (x) + C, akkor F (ax + b) a 3. Számolja ki az alábbi határozatlan integrálokat: 1.

ALGEBRA. egyenlet megoldásait, ha tudjuk, hogy egész számok, továbbá p + q = 198.

Matematika A2a - Vektorfüggvények elméleti kérdései

1. Házi feladatsor Varga Bonbien, VABPACT.ELTE

PPKE ITK Algebra és diszkrét matematika DETERMINÁNSOK. Bércesné Novák Ágnes 1

Divergens sorok. Szakdolgozat

1. NAP 9. OSZTÁLY. Lackó József, Csíkszereda 2. Az ab,, a b

f (M (ξ)) M (f (ξ)) Bizonyítás: Megjegyezzük, hogy konvex függvényekre mindig létezik a ± ben

FELADATOK A KALKULUS C. TÁRGYHOZ

10.M ALGEBRA < <

INJEKTIVITÁS ÉS EGYÉB TULAJDONSÁGOK MEGOLDOTT FELADATOK

Mőbiusz Nemzetközi Meghívásos Matematika Verseny Makó, március 26. MEGOLDÁSOK

1. Halmazok, relációk és függvények.

Nevezetes középértékek megjelenése különböző feladatokban Varga József, Kecskemét

I. A PRIMITÍV FÜGGVÉNY ÉS A HATÁROZATLAN INTEGRÁL

II. Lineáris egyenletrendszerek megoldása

Statisztika 1. zárthelyi dolgozat március 21.

1 n. 8abc (a + b) (b + c) (a + c) 8 27 (a + b + c)3. (1 a) 5 (1 + a)(1 + 2a) n + 1

18 A primitív függvény létezése - Megoldások. Megoldások. állandó. Az x > 0 ágon a primitív függvény: F 2: (0, + ), + = + = t t. c t. állandó.

Improprius integrálás

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) FELADATOK Taylor- (Maclaurin-) sorok, hibabecslés

18. Differenciálszámítás

(A TÁMOP /2/A/KMR számú projekt keretében írt egyetemi jegyzetrészlet):

9. HATÁROZATLAN INTEGRÁL

2. Hatványsorok. A végtelen soroknál tanultuk, hogy az. végtelen sort adja: 1 + x + x x n +...

Átírás:

86 A htározott itegrál IV A HATÁROZOTT INTEGRÁL Bevezető feldto Feldt Számítsu i z f :, [ ], f függvéy grfius épe, z, és z O tegely áltl htárolt síidom területét Megoldás Árázolju függvéyt A XI y osztály tult lpjá f szigorú övevő és ove, tehát grfius ép 9 árá 7 láthtó és volázott síidom területét ell iszámítu A megoldás ötlete övetező: felosztju egyelő részre [, ] itervllumot + Az I +,+ lú 8, itervllumo (ezeet pju felosztás sorá) midegyiée z itervllumhoz trtozó síidom részt eírju egy tégllp és ugyor íru ele is egy tégllpot (lásd 9 ár árát) y TABCD [ ] t TABEF [ ] T egyelőtlesége F D A + + ár E C B + H z I itervllumo síidom írt tégllp területe t és öréje írt tégllp területe T, or területről lotott eddigi elépzelései lpjá elvárá, hogy síidomrész S területére teljesüljee t S T egyelőtlesége Így síidom S S területére teljesüle t S T Kiszámítju lim t és lim T htárértéeet Az elői (*) egyelőtleség és fogó tétel lpjá h ét htárérté egyelő, or özös értéü éppe S A mi feldtu eseté (*)

A htározott itegrál 87 és Tehát és T t + f + + + + + + f + + + + + lim t ( + ) lim 8 + + 6 + lim 8 + lim 6 lim lim + + 8+ + 6 + 65 lim T ( + + ) lim 8 + + 6 + lim 8 + lim 6 lim lim + + 8+ + 6 + 65 (A htárértée iszámításár Cesro-Stolz ritériumot vgy z összege eplicit lját hszálhtju) Az előie lpjá vizsgált síidom területe 65 Vizsgálju meg z elői megoldást Az S területet özelíthettü vol ármilye ABGH tégllp területével (lásd árát), hol G [ CE] és H [ DF] H z ilye tégllpo AB lpját rögzítjü és mgsságát folytoos változttju z és AF özt, or tégllp területe is folytoos változi t és T AD

88 A htározott itegrál értée özt Világos, hogy tetszőleges ABGH tégllp területe felírhtó ( ) f ( ξ ) l, hol ξ, + + Eze szerit t és így t + ( + ) ( ) f ξ T ) Ez z egyelőtleség zt izoyítj, hogy tetszőleges ξ, özeeső értée ese- + ( té z R f ξ összeg + 65 htárértée szité Ez z észrevétel gyo hszos lehet z eredméy más l vló felírásá ) Az ( f ξ ifejezés megjelei +, Lgrge tétele h ezt z + F :, [ ] függvéyre, melyre F f ( ξ ) ( ) f F( ), tehát írhtju, hogy {,,,, } eseté létezi ξ, + úgy, hogy F( F ( ) + ) ( + ) f ( ξ) (*) Eszerit, h mide, itervllum úgy válsztju meg ξ potot, hogy + teljesüljö z elői (*) egyelőség, or z () F F() f ξ + egyelőséghez jutu Mivel l oldl -től függetle és jo oldl htárértée (mior ) S, írhtju, hogy S F() F() Vló 65 8 6 Láthtó, hogy teleszópius összegezés ötlete tetszőleges < < < potredszer eseté is műödi Vizsgálju meg, hogy mi törtéi h megoldás elejé em egyelő részere osztju z itervllumot Teitsü [, ] itervllum egy tetszőleges < < < felotását A mi esetüe ( f övevő) írhtju, hogy y O T H D A F ξ ár E G C B + itervllumo llmzzu egy oly Egy ilye függvéy z

A htározott itegrál 89 tehát i ell számítu z htárértéeet Az egyelőtlesége lpjá Ugyor ( ) f S ( ) f ( + + + ) lim ( ) és L + ( ) + + l < és + + + > + + + + + ( ) ( ) t < < T + + + ( ) ( + + + ) ( Tehát h m m { }, +, or ) + + ( T t ) m ( ) m ( ) + Eől láthtó, hogy h m (mior ) or T t, Másrészt 65 t < < T egyelőtleségől övetezi, hogy 65 t T t és 65 T T t, 65 tehát ( T ) és ( t ) sorozto htárértée egyrát Ez muttj, hogy ee z esete felosztás potjit és özeeső potot tetszőlegese megválszthtju z m (h ) feltétel mellett A fejezet továi prgrfusi z itt ismertetett godoltmeetet terjesztjü i, evezetjü z itt látott tuljdoságoól eredő áltláos foglmt A terület értelmezése Teitsü D hlmzt Értelmezés Azt modju, hogy D hlmz (síidom) területe T, h teljesül övetező három feltétel: * ármely eseté léteze oly t, t,, t pároét diszjut elsővel redelező tégllpo, melyere ξ,

9 A htározott itegrál t t t D * ármely eseté léteze oly T, T,, T diszjut elsővel redelező tégllpo (eze tégllpo lehete méretűe is), melyere T T T D ( h T és t -el jelöljü T ) ( illetve t ) területét, or lim T lim t T Megjegyzése H D hlmzr ármely ε > eseté létezi oly D -t lefedő tégllpredszer, melye területe ise, mit ε, or D -t ullmértéűe evezzü ( Hsoló értelmezzü D hlmz térfogtát is Ee z esete t ) és T t téglteste ell legyee és t, illetve T eze térfogt A D hlmzr ( és T ) zárt itervllumo és t, T eze hossz m Megoldott feldt Számítsu i z f :, [ ], f, m függvéy grfius épe, z O tegely és z egyeletű egyees áltl htárolt síidom területét y ár Megoldás Felosztju [, ] itervllumot egyelő részre z,, osztópoto segítségével A síidom z C C, + itervllumr illeszedő része trtlmzz z B A B + A + S AA B B + + C C + + tégllpot és ee v z AA tégllp, tehát z első ét feltétel teljesül H O + t és T z elői ét tégllp területe, or m t ( ) f ( + ) és m m + T ( ) f ( ) + + A Cesro-Stolz tétel lpjá lim m m lim, m + m+ m+

A htározott itegrál 9 tehát vizsgált idom területe m + Megjegyzés Az f :[, ] függvéy grfius épe, z O tegely és z illetve egyeletű egyeese áltl meghtározott síidomot grfius ép szugrfiojá evezzü A továi gyr említjü mjd grfius ép ltti területet, ez szugrfio területét jeleti Gyorlto és feldto Bizoyítsd e, hogy h D és D diszjut hlmzo és T D vlmit T( D) T T, or T D D T + T Bizoyítsd e, hogy h D, D, T D T és T D, or létezi D T D területe és T D D T D +T D ) T D D ( Számítsd i övetező függvéye grfius épe ltti síidom területét: ) f :, [ ], f si ; ) f :,, f cos ; c) f :[,], f 6 ; d) f :, [ ], f Bizoyítsd e, hogy hlmz ullmértéű 5 Bizoyítsd e, hogy ét ullmértéű hlmz ( -e vgy -e) metszete is és egyesítése is ullmértéű 6 Bizoyítsd e, hogy h ( A ) ullmértéű hlmzo, or z A hlmz i A i is ullmértéű i Az itegrálhtóság értelmezése Teitsü z f :[, ] függvéyt Értelmezés Az < < < < potredszert z [, ] itervllum egy ( részitervllumr vló) felotásá (vgy felosztásá) evezzü Ezt,,, szimólumml jelöljü H em vezet félreértéshez, { } [, ] helyett egyszerűe -t íru,,, felosztás ormájá evezzü és -vl jelöljü A { } { + } : m, számot H és ét felosztás z [, ] itervllum, zt modju, hogy fiom felosztás [, ] -e, mit, h i [, ]

9 A htározott itegrál Példá I itervllum {,,,} Az [,] egy felosztás és felosztás or- máj I itervllum {,,,,} Az [,] egy felosztás és felosztás ormáj A és özül egyire sem modhtju, hogy fiom másiál, mert és A, felosztás z I [,] itervllum fiom, mit h páros és fiom, mit h oszthtó -ml A ormáj Az elői felosztáso z itervllumot egyelő részere osztottu Áltlá z I [, ] itervllumot egyelő részre osztó potredszer z +,, Ee ormáj Az és példá látott jeleség áltlá is áll A ( ) +, és ( ) +, + + + felosztáso em hsolíthtó össze (egyi sem fiom másiál), ezért gyori jeleség z egyre fiom felosztáso szeresztésére z, mior meglevő felosztás itervllumit felezzü (hrmdolju, st) Így z I [, ] itervllum redre övetező felotásit pju:,, { } + { } {, +, +, +, },,,, +, Ezere felosztásor

A htározott itegrál 9 Gyorlto és feldto Bizoyítsd e, hogy h és z itervllum felosztási, or I pothlmz is felosztás Mit állíthtu ormájáról? Bizoyítsd e, hogy h felosztás z [, ] itervllum és felosztás [ c, ] itervllum, or pothlmz felosztás z [ c, ] itervllum Megphtó-e z [ c, ] itervllum mide felosztás ilye úto? Jelöljü ( p) -vel [, ] itervllum, p felosztását Mi p * szüséges és elégséges feltétele, hogy ( p) ( q), h pq,? Bizoyítsd e, hogy ( p) ( q) ( pq) Idulju i z I [,] itervllum {, } felotásáól és reurzív szeresszü meg felosztássoroztot z lái szály szerit: : : : : : 5 5 5 5 5 Áltlá h és ét egymás utái osztópotj és + +, or e + ét elem özé eittju z törtet (elleező esete ét tört -e is + + egymás utái elem lesz) Bizoyítsd e, hogy érvéyese övetező tuljdoságo: ) h és egymás utái osztópoto vlmelyi felosztás, or ; ) osztópotji [, ] itervllum -él em gyo evezőjű, irreduciilis l írt törtjei Értelmezés H {,,, } z I [, ] itervllum egy felosztás és ξ,, +,, or ξ, ξ, ξ,, ξ potredszert özeeső potredszere evezzü

9 Értelmezés H {,,, } { } ξ ξ, ξ,, ξ A htározott itegrál z I [, ] itervllum egy felosztás és egy özeeső potredszer, or f ξ + összeget z f :[, ] függvéyhez, felosztáshoz és ξ özeeső potredszerhez trtozó Riem-féle összege evezzü és σ ( f, ξ) -vel jelöljü Példá Az f :, [ ] függvéyhez,, felosztáshoz és ξ, özeeső potredszerhez trtozó Riem-féle összeg σ ( f, ξ) f H özeeső potredszere ξ, redszert válsztju, or megfelelő Riem összeg σ ( f, ξ) f Az f :, [ ] függvéyhez,, + ξ,, + felosztáshoz és özeeső potohoz trtozó Riem-féle összeg + σ ( f, ξ) f + A evezetőe tárgylthoz hsoló ülööző özeeső potredszer segítségével megszereszthetjü z f szugrfiojá területét lulról és felülről özelítő összegeét Folytoos függvéye eseté ξ, + özeeső potredszert megválszthtju úgy, hogy f ( ξ ) mi f és úgy is, hogy f ( ξ ) m f Láttu, [, ] + [, ] + hogy z így szereszthető ét özeeső potredszerhez trtozó összeg ülööse fotos lehet Eze z összege tuljdoéppe z dott felotáshoz (és függvéyhez) trtozó legise, illetve leggyo Riem összegét is felfoghtó H z f függvéy em folytoos, or em iztos, hogy Riem-féle összege özt ( felosztás és függvéy rögzített) v leggyo és legise Ahhoz, hogy hsoló godoltmeet lpjá tudju dolgozi, övetező összegeet értelmezzü:

A htározott itegrál 95 Értelmezés H :[, ] itervllum egy felosztás és or z f egy orlátos függvéy, {,,, } { } z [, ] m if f, +,,, M sup { f ( ), } +,,, ( + ) s f m ( + ) S f M összegeet lsó, illetve felső Drou összege evezzü Megjegyzés H f folytoos, or Drou összege vlmilye özeeső potredszerhez trtozó Riem összegeel egyelő Az értelmezés lpjá ármely ξ özeeső potredszer eseté Példá H f övevő, or és s ( f) σ ( f, ξ) S ( f) + ) ( ) ( s f f és ( ) + ( + ) S f f, Az f [,], f, \ függvéy eseté tetszőleges {,,, } felosztás eseté ( + ) s f és +, S f mert mide, itervllum trtlmz rcioális és irrcioális számot egyrát, tehát m és M, h, + Gyorlto Írd fel övetező függvéyehez trtozó Riem összegeet megdott felosztáso és özeeső potredszere eseté:

96 5, {,,, }, { } A htározott itegrál ) f :, [ ], f ξ,, ; ) f :,, f tg,, ( + ), ξ, ; 8 c) f :, [ ], f,,, ξ, Milye függvéyehez (milye felosztáshoz és özeeső potredszerhez) trtoz z lái Riem összege? ) ; ) ; + + p c) p ; d) + + ; e) ; f) e si Írd fel övetező függvéyehez trtozó Drou-féle összegeet megdott felosztásoo!, ) f :, [ ], f,,, \ ;,, (, ]\ ) f :, [ ], f p,,, (, ], ( p, q) q q Értelmezés Az f :[, ] függvéyt itegrálhtó evezzü z [, ] itervllumo, h létezi oly I szám, hogy ármely ε > -r tlálju δ( ε) > -t övetező tuljdosággl: H {,,, } z [, ] itervllum egy felosztás, melye ormáj ise, mit δ( ε), or σ ( f, ξ) I < ε, ármely ξ { ξ, ξ,, ξ } özeeső potredszer eseté Az I számot z f htározott itegráljá evezzü z [, ] itervllumo és f d szimólumml jelöljü Megjegyzés Ezt rövidee övetezőéppe foglmzhtju meg: A Riem összege özeeső potredszertől függetleül trt I -hez, mior felosztás ormáj trt -hoz

A htározott itegrál 97 Itegrálhtósági ritériumo Az értelmezés lpjá (mit evezető feldt láttu) eléggé ehézes iszámíti z itegrált Új jelölésü szerit evezető feldt megoldás sorá igzoltu, hogy 65 d Az ott ismertetett ötlete lpjá áltláos módszert szereté levezeti Azt fogju megvizsgáli, hogy milye muhipotézisere v szüségü hhoz, hogy z ott megjeleő ötlete áltláos esete is célhoz vezessee Elő próálju meg z itegrál értelmezésée szereplő feltételeet gyegítei, Drou összege segítségével H m if f,,, or [, ] + ( ) m < ( ) f ( ξ + + ), ármely özeeső potredszer eseté, tehát z s ( f) lsó Drou összeg lsó orlátj Riem összege hlmzá, h f, rögzített és ξ változi Ugyor ármely ε > -r létezi ξ, ε + úgy, hogy ε m + > f ( ξε ), tehát ε ( ) m > ( ) f ( ξ + + ε ), tehát ε ( ) m > ( ) f ( ξ ) ( ) + + ε és így z s ( f ) + ε szám már em lsó orlátj Riem összege hlmzá ( f, rögzített és ξ változó!) Eől övetezi, hogy s ( f) if σ ( f, ξ) Hsoló módo láthtó e, hogy S ( f) sup σ ( f, ξ) ξ ξ Eől ét tuljdoságól övetezi, hogy z itegrálhtóság szüséges és elégséges feltétele, hogy z s ( f) és S ( f) összege trts I -hez, mior A evezető feldt láttu, hogy egyetle lsó Drou összeg sem lehet gyo vlmely felső Drou összegél Ez áltlá is igz A izoyításhoz össze ell hsolítu z s ( f) és s ( f) összegeet, h Ehhez elég megvizs- gáli zt, hogy mi törtéi, h z, + itervllum felveszü egy osztó-

98 A htározott itegrál potot Jelöljü y -l ezt z új osztópotot és m -gyel és m -vel z, y illetve z y, + f ifimumát z y + y m y + m + y m + + itervllumoo Az ifimum tuljdosági lpjá m m és m m Tehát m m ( Eől övetezi, hogy eseté s ( f ) s ( f) Hsoló meggodoláso lpjá eseté S ( f ) S ( f) Ez lpjá, h és ét tetszőleges felosztás, or s ( f) s ( f) S ( f) S ( f), tehát egyetle lsó Drou összeg sem lehet gyo mit egy felső Drou összeg Jelöljü I( f) -el z lsó Drou összege felső htárát és I( f) -el felső Drou összege lsó htárát (z elői tuljdoság lpjá eze léteze) A Drou összege tuljdoságit övetező tétele foglltu össze: Tétel Teitsü z f :[, ] orlátos függvéyt ) s ( f ) σ ( f, ξ) S ( f), ξ özeeső potredszer lpjá ) H, or s ( f ) s ( f) és S ( f ) ( f S ) c) H és ét tetszőleges felosztás, or s ( f) I( f) I( f) S ( f) d) s ( f ) if σ ( f, ξ) e) S ( f ) sup σ ( f, ξ) ξ ξ f) ε > δ( ε ) > úgy, hogy I( f) s ( f) < ε és I( f) ( f) < ε, h < δ( ε) hol M m f [, ] Bizoyítás Az utolsó ét tuljdoságot izoyítju Tegyü fel, hogy felosztás z y, + potot trtlmzz -hoz viszoyítv plusz s ( f) s ( f) m ( y ) + m ( y) m ( + + ) De m mi { m, m }, tehát feltételezhetjü, hogy m m, p g) H potos p pottl trtlmz töet, mit or s ( f) s ( f) < pm p s ( f) s f y m m < M, ( + )( ) S )

A htározott itegrál 99 hol M m f [, ] Eől övetezi, hogy s p ( f) s ( f) < pm és így lim ( s ) p f s f, p hol -t -ól midig p pot hozzádásávl yerjü Eől övetezi, hogy ármely ε > eseté létezi δ( ε ) úgy, hogy h < δ( ε), or ε s p ( f) s ( f) < Ugyor I( f) sups ( f), tehát létezi oly felosztás, hogy ε ε I( f) < s ( f) H ε p potot trtlmz, or z elői tuljdoság lpjá ε s ( f) s ( f) és ε ε ε s ( f) s ( f) <, h < δ( ε) ε Ezeől z egyelőtleségeől övetezi, hogy I( f) < s ( f) + ε, h < δ( ε) Hsoló tuljdoságol redeleze felső Drou összege is Ezeől tuljdoságoól láthtó, hogy eseté Drou összege overgál z I( f ) és I( f ) számohoz, tehát z itegrálhtóság szüséges és elégséges feltétele z, hogy z S ( f) s ( f) ülöség trtso -hoz mior Az lsó és felső Drou összege mootoitási tuljdoság lpjá elégséges, h egyetle ( ) soroztr, melyre teljesül z S ( f ) s ( f) Midezt övetező tétele foglltu: Tétel Az f :[, ] függvéyre övetező állításo egyeértéűe: ) f itegrálhtó; ) ε > δ( ε ) > úgy, hogy S ( f) s ( f) < ε, h < δ( ε) ; c) ε > ε felosztás, melyre S ( f) s ( f) < ε ; ε d) I( f) I( f) Bizoyítás ) ) H f :[, ] itegrálhtó, or f orlátos Vló, h, + tetszőleges, or < δ( ε ) eseté σ ( f, ξ ) és σ ( f, ξ összege z I I ) ε, + ε itervllum v, hol ξ ξ -től ülöözi, hogy ξ, + helyett -et válsztottu Így ε

tehát A htározott itegrál f f f + f, σ (, ξ ) σ (, ξ ) ( ξ ) + + ( f ) ( f ) ( ) σ, ξ σ, ξ ε ( ξ) ( ξ) f + f + f + Eől z egyelőtleségől övetezi, hogy f orlátos Így léteze z lsó és felső Drou-féle összege és ármely ε > eseté eze tuljdosági lpjá létezi oly δ( ε ) > és oly ξ, ξ özeeső potredszere, hogy ε S ( f) σ ( f, ξ ) <, ε σ ( f, ξ) σ ( f, ξ) <, ε σ ( f, ξ ) s ( f) <, h < δ( ε) és így + S ( f) s ( f) < ε, h < δ( ε) ) c) Nyilvávló, mert tetszőleges < δ( ε) felosztást válszthtu c) d) A Drou összege tuljdoság lpjá s ( f) I( f) I( f) S ( f), tehát ε ε I( f) I( f) S ( f) s ( f) ε, ε ármely ε > eseté Ez cs or lehetséges, h I( f ) I( f) d) ) Az elői tétel f) lpotj lpjá ε > δ( ε) > úgy, hogy h < δ( ε), or ε I( f) s ( f) < ε S ( f) I( f) < ε Így tetszőleges özeeső potredszer eseté z I I ( f) I( f) szám redelezi z itegrálhtóság értelmezésée ért tuljdosággl, mert I ε < s ( f) σ ( f, ξ) S ( f) < I +ε, tehát σ ( f, ξ) I < ε, h < δ( ε) Az elői tétel segítségével izoyítsu e övetező tételt Tétel (Leesque) Az f :[, ] függvéy potos or itegrálhtó, h orlátos és szdási potji hlmz ullmértéű Bizoyítás Azt már láttu, hogy mide itegrálhtó függvéy orlátos, tehát elégséges igzoli, hogy szdási poto hlmz ullmértéű A függvéy -eli

A htározott itegrál oszcillációjá z if ω ( V ) ifejezést értjü, hol ω ( V) sup f ( V) if f ( V) f V V ( ) f függvéy oszcillációj V öryezete Világos, hogy potos or szdási pot, h ω ( ) > Tehát szdási poto hlmz z f A { [, ] ω > f } hlmzét értelmezhető Ez hlmz felírhtó z A [ ] ω p, > f hlmzo egyesítéseét A terület értelmezése utái 6 p * feldt lpjá elégséges igzoli, hogy A ullmértéű mide p eseté Mivel p f itegrálhtó, ármely ε > eseté létezi oly felosztás, hogy S ( f) s ( f) < ε Teitjü felosztás I, + itervllumit és jelöljü J -vel zo z I itervllumo hlmzát, melyre I A Az J p ( ) ( m ) ( + M + ) I J ( M m ) ( ) S ( I J f) s ( f) < ε + A p Tehát z hlmz tetszőleges ε > eseté lefödhető p ε összhosszúságú itervllumredszerrel Eől övetezi, hogy A ullmértéű és így A is z p H f orlátos és A ullmértéű, or szdási poto hlmz lefedhető egy ( I ) itervllumredszer lefödi z A hlmzt és így p, yílt itervllumredszerrel, melye összhossz em gyo, mit ε sup f M m if f, hol M és m Az [, ]\ I hlmzo z f [, ] [,] folytoos, tehát z f egyeletese is folytoos * (mivel z [, ]\ I hlmz véges p so zárt itervllum egyesítése) és így létezi ee hlmz egy oly ( ε felosztás, hogy felosztás tetszőleges I itervllumá M m < ( ) I ), Így megptu z [, ] itervllum I, I itervllumo áltl meghtározott felosztását, melyre írhtju, hogy s ( M m ) I ( + ) S f f M * lásd XI osztály számár írt töyvet j j j ε < j ( ) I + ( M m) I j m I <

A htározott itegrál ε ε + M m ε ( M m) Az itegrálhtóság Drou összegeel vló jellemzése lpjá eől övetezi, hogy f itegrálhtó [, ] - Az eddigi tétele lpjá öye igzolhtju z lái tuljdoságot (eze gy része hsoló htároztl itegrálo megfelelő tuljdoságához) H f :[, ] itegrálhtó, or f itegrálhtó ármely [ cd, ] [, ] itervllumo H f :[, ] itegrálhtó [ c, ]- és itegrálhtó [ c, ] - or itegrálhtó [, ] - is és c f d f d + f d c H fg, :[, ] itegrálhtó függvéye, or h :[,], h f + g is itegrálhtó és h d f d + g d H fg, :[, ] itegrálhtó, or h :[, ], h f g is itegrálhtó 5 H f :[, ] [ c, d] és g :[ c, d] [ e, f] folytoos itegrálhtó függvéy, or h :[, ] [ e, f] h( ) g ( f ), [,] függvéy is itegrálhtó 6 H f :[, ] [ c, d] itegrálhtó és c > vgy d <, or g :[,], g függvéy is itegrálhtó f Bizoyítás Midegyi tuljdoság esetée orlátosság megőrződi ( f, f, [ cd, ] f + g, f g, g f, f [, ] orlátos feltétele lpjá), tehát cs szdási poto hlmzát ell megvizsgáli Jelöljü Sz ( f, [, ])-vel z f :[, ] függvéy szdási potji hlmzát Világos, hogy z f [, cd] szdási potji hlmz z f szdási potji hlmzá részhlmz, ezért h Sz (f,[, ] ) ullmértéű, or Sz ( f, [ c, d ]) is z A potál Sz ( f, [, ] ) Sz ( f, [, c] ) Sz ( f, [ c, ] ) {} c efogllás lpjá Sz ( f, [, ]) is ullmértéű (mert ullmértéű hlmzo egyesítése is ullmértéű) Hsoló tuljdoságál Sz ( h, [, ] ) Sz ( f, [, ] ) Sz ( g, [, ] ) folytoosság tuljdosági lpjá

A htározott itegrál Ugyor Sz ( h, [, ] ) Sz ( f, [, ] ) Sz ( g, [, ] ) tuljdoságál is A 6 tuljdoság z 5 övetezméye, tehát elégséges igzoli z 5 tuljdoságot A g f függvéy szdási potji z f szdási potjiól vgy H { [, ] f szdási potj g-e } hlmzól szármz Mivel g -e ics szdási potj ezért H üres hlmz és így g f szdási potji hlmz ullmértéű Az elői értelmezésől itűi, hogy Leesque tétel lpjá öye tudju igzoli függvéy itegrálhtóságát, de semmi iformáció ics függvéy itegráljáról Vlháyszor z itegrálr votozó egyelőséget ell igzolu előyöse Drou összegeet vgy Riem összegeet hszáli Az elői tuljdoságo özül és eseté szüségü v z dott egyelősége izoyításár is, ár eze tuljdoságo ituitíve ( területtel vló pcsolt lpjá) természetese tűe Mivel f itegrálhtó [ c, ]- és [ c, ] - ármely ε > eseté létezi egy-egy ( és ) felotás ezee z itervllumo úgy, hogy S ( f ) s ( f ε ) <, S ( f ) s ( f ε ) < De z [, ] itervllum egy felosztás és S ( f ) + S ( f) S ( f), vlmit s ( f ) +s ( f) s ( f), tehát ármely ε > eseté létezi oly felosztás, melyre S ( f ) s ( f) < ε Így Ugyor tehát Eől övetezi, hogy f itegrálhtó [, ] - c s ( f) f d S ( f) és s ( f) f d S ( f), c s ( f) f d + f d S ( f) c c c f d f d + f d c A tuljdoság eseté hsoló járu el Bármely felosztás z [, ] -e úgy, hogy S ( f ) s ( f ε ) <, ε > eseté létezi és

Eől övetezi, hogy tehát Másrészt z S ( g ) s ( g ε ) < felosztás eseté ε S ( f) s ( f) < és ε S ( g) s ( g) <, A htározott itegrál S ( f) + S ( g) s ( f) + s ( g) < ε (*) if { f g } if f if g I I I + + és sup{ f + g } sup f + sup g I I I egyelőtlesége lpjá (lásd XI osztály számár írt töyvet) S ( h) S ( f) + S ( g) és s ( h) s ( f) + s ( g) (**) Tehát S ( h) s ( h) S ( f) S ( g) s ( f) s ( g) ε + + < A Riem itegrálhtóság Drou-féle ritérium lpjá övetezi, hogy h itegrálhtó H α f d + g d, or (*) és (**) egyelőtleségeől S ( h) és s ( h ) z ( α ε, α + ε) itervllum v H β h d α, or tlálu oly ε > számot, hogy ( β ε, β + ε) ( α ε, α + ε) és így elletmodáshoz jutá, tehát ( + ) + f g d f d g d Az eddigi tuljdoságo z itegrál létezésére votozt, cs gyo evés esete vezettü le vlmilye számolási szályt A evezetőe láttu, hogy h z itegráldó függvéye v primitív függvéye és itegrálhtó, or htározott itegrál összefüggése hozhtó primitívvel Ez áltlá is igz Tétel (Newto-Leiiz) H z f :[, ] függvéy itegrálhtó és v primitív függvéye, or hol F :[,] z f egy primitívje f d F F,

A htározott itegrál 5 Bizoyítás Teitsü z [, ] itervllum egy tetszőleges {,,, } felosztását és mide, itervllumo llmzzu Lgrge tételét z F + függvéyre Létezi tehát ξ, +, úgy, hogy F ( ) F ( ) f ( ξ)( + + ),, Ezeet z egyelőségeet összegezve z ( ξ)( + ) F F f egyelőséghez jutu A Drou összege tuljdosági lpjá s ( f) F F S ( f) és így mivel f itegrálhtó övetezi, hogy f d F F f övevő függvéy és { } Ez tétel gyo so htározott itegrál iszámítását lehetővé teszi, mert egyszerűe cs primitívet ell iszámíti Ahhoz, hogy tétel llmzását megöyítsü, jó vol éháy lpvető függvéyosztály itegrálhtóságát letárgyli A evezető feldt esetée láttu, hogy mootoitás jeletőse leegyszerűsítette prolém tárgylását Tételezzü fel, hogy :[, ],,, egy felosztás z [, ] itervllum A mootoitás lpjá tehát ( + ) ( + ) S f f, + ( ) s f f + ( + ) ( ) és S f s f f f f f ( f f ) + ε Eől övetezi, hogy h <, or S ( f ) s ( f) < ε Tehát f () f + Drou ritérium lpjá f itegrálhtó Hsoló igzolhtó, hogy csöeő függvéye is itegrálhtó, tehát érvéyes övetező tétel: Tétel H z f :[, ] függvéy mooto, or itegrálhtó Láttu, hogy izoyítás lpj z S ( f ) s ( f) ülöség megfelelő mjorálás H ee z összege szité z f megfelelő ehelyettesítési értéei jeleée meg és em z téyezőet mjorálá, hem mási téyezőt, or +

6 A htározott itegrál hsoló eredméyhez juthtá Ehhez z szüséges, hogy tetszőleges is itervllumo z f elérje z ifimumát és szuprémumát Ez legegyszerűe folytoos függvéyere teljesül Zárt itervllumo folytoos függvéyről tudju, hogy egyeletese folytoos *, tehát z f f ( y) mjorálhtó ε -l, h y < δ( ε) Ez lpjá z elői izoyításhoz hsoló igzolju, hogy h f :[,] folytoos, or itegrálhtó Tétel H z f :[, ] függvéy folytoos, or itegrálhtó,,, ] -el z [, itervllum egy felosztását Mivel f folytoos mide, ξ, lú itervllumo, létezi + és + ξ, úgy, hogy + Bizoyítás Jelöljü { } Tehát és így ( ξ ) if, [, ] + f ( S f s f f ξ ξ ) + eseté létezi δ ε > úgy, hogy y < δ ε eseté f ( y) < ε Tehát h < δ ( ε ), or f f ( ξ ) sup f [, ] + f ( + ) ( ) S f f ξ ( + ) ( ) s f f ξ Mivel f folytoos z [, ] - övetezi, hogy egyeletese folytoos és így ármely ε > f S ( f) s ( f) ε ( ) ε ( ) + ε Így z ε válsztássl igzoltu, hogy ármely ε > eseté létezi ε δ( ε ) δ > úgy, hogy < δ( ε) eseté S ( f) s ( f) < ε Eől övetezi Drou tétel lpjá, hogy f itegrálhtó Az eddigi tétele lpjá láthtó, hogy z áltlu tulmáyozott függvéye özül gyo so itegrálhtó A primitív függvéy létezésée tulmáyozás sorá zt is láttu, hogy z elői függvéye özül gyo so v primitív függvéye is A, ( ) * lásd XI osztály számár írt töyvet

A htározott itegrál 7 övetező tétel folytoos függvéye primitív függvéyeie létezésére votozi Tétel H z f :[, ] függvéy folytoos, or létezi F :[,] primitív függvéye f -e Bizoyítás H f folytoos [, ] -, or itegrálhtó [, ] - és így itegrálhtó mide [, ] lú itervllumo hol [, ] Így z F :[,] F f () t dt összefüggéssel értelmezett függvéy jól értelmezett Bizoyítju, hogy F folytoos, deriválhtó és F ( ) f ( ), [, ] H or () () () F F f t dt f t dt f t dt Mivel f folytoos, létezi M m f [, ] (, övetezi, hogy F F M ) és így F folytoos Az elői ecslésél potost is levezethetü, mert M helyettesíthető z f mimumávl z, itervllumo Így rögzített és, eseté F( < ) F( ) m f () t ( ) F F t [, ] t [, ] m f () t Ugyor fordított iráyú egyelőtleséget is felírhtu, h f miimumát hszálju, tehát: F F mi f () t t [, ] t [, ] m f () t (*) Mivel f folytoos, Drou tuljdoságú is, tehát létezi oly c,, hogy F F f ( c ) Eől övetezi, hogy eseté c és így F lim < > F( ) Hsoló izoyíthtó, hogy F lim f ( c ) f ( ) F( ) f f, tehát

8 A htározott itegrál A deriválhtóság értelmezése lpjá ez zt jeleti, hogy F deriválhtó - és F ( ) f ( ) Megjegyzés Az elői tétele lpjá folytoos függvéye itegrálhtó (zárt itervllumo) és v primitív függvéyü Ee elleére dhtu példát oly függvéyre, mely em itegrálhtó, de v primitív függvéye és olyr is, mely em redelezi primitív függvéyel, de itegrálhtó,, Az f :, [ ], f függvéy itegrálhtó, mert övevő,, Ugyor elsőfjú szdási potj v -e, tehát em Drou tuljdoságú és így em létezi primitív függvéye si cos, (,] Az f :, [ ], f függvéye létezi, primitív függvéye, de em itegrálhtó, mert z si, (,] F :, [ ], F, függvéy egy primitívje és f em orlátos, vgy (, ]\ Az f :, [ ], f p Riem-féle függvéy,, ( p, q) q q itegrálhtó és ics primitívje Az f ([,] ) lpjá f em Drou tuljdoságú (mert f em osts), tehát ics primitív függvéye Ugyor z [, ] \ pot eseté, h ( ) és or evezője trt - hez, tehát lim f ( ) f Eől övetezi, hogy Riem-féle függvéy folytoos mide [, ] \ pot, tehát szdási poto hlmz ullmértéű Így f itegrálhtó Megoldott gyorlto és feldto Számítsu i övetező htározott itegrálot: ) d; ) cos d ; c) e d Megoldás

A htározott itegrál 9 ) Az f :[, ], f F függvéy folytoos és egy primitívje F [ ] +, tehát Newto-Leiiz tétel lpjá + + + d + ) Kiszámítju z cos d htároztl itegrált :, + cos d si cos d d cos d + + + C, tehát Newto-Leiiz tétel lpjá si si cos d + A továi z F( ) F ülöséget z F( ) szimólumml jelöljü c) Az e d htároztl itegrált prciális itegrálás módszerével számítju i e d ( e ) d e e d e e d e e + C Tehát Newto-Leiiz tétel lpjá e d ( ) e Bizoyítsu e, hogy h f, g :[, ] itegrálhtó függvéye, és f g, ármely [, ] \ H, hol H egy ullmértéű hlmz, or Bizoyítás Rögzítsü z diszjut itervllumo véges f d g d ε > számot Mivel H ullmértéű, lefedhető yílt és I, m m, \ I redszerével úgy, hogy eze összhossz - él ise legye Az M [ ] hlmz véges so zárt itervllum egyesítése, tehát h M f d itegrálji összegét, or írhtju, hogy Hsoló -szel jelöljü z f -e ezee z itervllumoo számolt f d ε mi f f d f d + ε m f [, ] [, ] M M ε

A htározott itegrál g d ε mi g g d g d + ε m g [, ] [, ] M M, ezeől z egyelőtleségeől övetezi, hogy Mivel f d g d M M f d g d + ε m f g d + ε m f + mi g [, ] [, ] [, ] M ε Így ε m f ε + mi g [, ] [, ] eseté övetezi, hogy f d g d ε Hsoló igzolhtju (z f és g megcserélésével), hogy ε f d g d, tehát ε f d g d ε Mivel ezee z egyelőtleségee mide leiü, övetezi, hogy ε > f d g d eseté érvéyesee ell Megjegyzése A ét függvéy itegrálhtóság szüséges feltétel H H hlmz véges, or z egyi függvéy itegrálhtóság em szüséges Igz tehát z lái ijeletés: H z f, g :[, ] függvéyere teljesül z f g egyelőség mide [, ] \H eseté, hol H egy véges hlmz és f itegrálhtó, or g is itegrálhtó és f d g d Bizoyítás A izoyítást elégséges egyelemű H hlmz eseté elvégezi Az elői tuljdoság lpjá elégséges igzoli, hogy g itegrálhtó A Drou ritérium lpjá ármely ε eseté létezi δ ε úgy, hogy > ( ) > S ( f) s ( f) < ε, h δ ( ε ) Teitsü { } felosztást, hol { }, és így + < H Feltételezzü, hogy

A htározott itegrál hol S g S f M + M + M M + + S ( f) + m g, [, ], M m g, M m g m f ( ), +, Hsoló módo eláthtó, hogy s ( g ) s ( f ) m g ( ) [, ], + Így S ( g ) s ( g ) S ( f ) s ( f ) + 6 m g ( ) [, ] ε Tehát ármely ε > eseté válsztju z ε -t és δ( ε) mi δ( ε ), ε m g ( ) számot, ezere teljesül, hogy { } S ( g) s ( g) < ε és így Drou ritérium lpjá g itegrálhtó Bizoyítsu e övetező itegrálhtósági ritériumot: Az f :[, ] függvéy potos or itegrálhtó, h létezi oly I, melyre ármely {,,, } {,,, } felosztássorozt és tetszőleges ξ ξ ξ ξ özeeső potredszer eseté h lim, or lim σ ( f, ξ ) I Bizoyítás A feltétele lpjá ármely ε > eseté létezi ( ε) úgy, hogy I ε < σ ( f ξ ) <I + ε, h > ( ε) Bármely ξ özeeső potredszerre, Drou összege tuljdosági lpjá létezi oly ξ és ξ özeeső potredszer, hogy s f > σ, f ξ ε és Így Bármely S f < σ f, ξ + ε < ε + I + ε I ε < ε, h ε ε ε > eseté z ε válsztássl elérhető, hogy (, ) (, ε σ ξ σ ξ ) S f s f < + f f <

A htározott itegrál S ( f ) s ( f ) < ε, h ( ε), tehát Drou ritérium lpjá f itegrálhtó A fordított tuljdoság yilvávló, mert h or Drou összegeről igzoltu, hogy overgese, és f itegrálhtóság mitt ugyor z I -hez trt Ugyor fogó tétel lpjá lim σ ( f, ξ ) I Megjegyzés Az elői izoyításól z is látszi, hogy tuljdoság ijeletése módosíthtó övetezőéppe: Az f :[, ] függvéy potos or itegrálhtó, h létezi egy oly felosztássorozt, melyre lim és tetszőleges ξ { ξ, ξ,, ξ } öze- eső potredszer eseté σ ( f, ξ ) összeg ugyhhoz z I számhoz trt Megjegyzés Ee egy övetezméye z, hogy z itegrál értelmezésée elégséges cs z egyelő itervllumor vló felosztásot figyeleme vei A folytoos függvéye primitívjeie megszeresztése sorá már igzoltu övetező tuljdoságot: H f :[, ] folytoos, or létezi c [, ] úgy, hogy f d f c ( ) (*) Ezt tuljdoságot folytoos függvéye első özépértétételée evezzü Ez lpjá foglmzzu meg egy hsoló állítást itegrálhtó függvéyere! ( ) ( ) Megoldás A f ξ összege h f ξ -t helyettesítjü z + M sup f [, ], mjd z m if f értéel, or pju, hogy [, ] m ( ) σ ( f, ξ) M ( ), ármely Riem összegre Eől övetezi, hogy tehát létezi c [ m,m] úgy, hogy m ( ) f d M ( ), f d c ( ) Tehát ijeletés övetező: H f :[, ] itegrálhtó függvéy, or létezi c [ m,m], hol m if f és M sup f úgy, hogy [, ] [, ] f d c ( )

A htározott itegrál Megjegyzés Ahhoz, hogy c -t függvéy vlmilye pot felvegye, elégséges h f Drou tuljdoságú, tehát (*) állítás igz itegrálhtó és Drou tuljdoságú függvéyere 5 Bizoyítsu e, hogy h f, [, ] és z f :[, ] függvéy itegrálhtó, or f d Bizoyítás Mivel f, [, ] Riem összege értelmezése lpjá σ ( f, ξ), ármely, eseté Így z ξ f d em lehet egtív Követezméye H f g, [, ] és z f, g :[, ] függvéye itegrálhtó, or f d g d H f :[, ] itegrálhtó függvéy, or f d f d H z f :[, ] folytoos függvéy em idetius ull és f, [, ], or f d > Bizoyítás Az g f :[, ], g f g f függvéy itegrálhtó és ( g f)( ), tehát Ie övetezi, hogy g f d g d (midét oldlhoz hozzádtu f d -et) f d f f f, [, ], tehát z elői övetezméy lpjá

A htározott itegrál f d f d f d Eől övetezi ívát egyelőség Mivel f folytoos és em idetius ull, létezi [ ] és V V úgy, hogy ( ), f > és f ( ) >, V Legye m z f miimum V - (h V ε, + ε öryezetet válsztu, or ez miimum létezi) ε + ε f d f d + f d + f d ε + ε + ε + f d + m ε > ε 6 Bizoyítsu e, hogy h f :[, ] folytoos és f g d, ármely folytoos deriválhtó g :[,] függvéyre, mely teljesíti g g () feltételeet, or f idetius ull Bizoyítás A folytoosság lpjá elégséges igzoli, hogy f idetius ull z (, ) itervllumo Tegyü fel, hogy létezi ( ) úgy, hogy f Feltételezhetjü, hogy f >, A folytoosságól övetezi, hogy létezi oly V ( ε, + ε ) itervllum, melye f ( ) > Teitjü g : [, ] g ( + ε) ( ε), V, [, ] \ V függvéyt Ez folytoos deriválhtó és g ( ) h, \ ε, + ε Ugyor [ ] ε + ε + ε + ε ε + ε f g d f g d + f g d + f g d, f g d m g d > ε ε hol m mi f Ez z elletmodás muttj, hogy f ( ), (, ) és így V f folytoosságáól övetezi, hogy f ( ), [, ] 7 Számítsu i lim összeg htárértéét! +

A htározott itegrál 5 Megoldás Korá már láttu, hogy ez z f függvéy Riem + összege, felosztás és ξ, özeeső potredszer eseté ( ) f ξ + + Eől övetezi, hogy z összeg htárértée z d htározott itegrál (mert f + folytoos, tehát itegrálhtó) De z f egy primitívje z F :, [ ], F l + ) függvéy, tehát ( d F() F l + 8 Bizoyítsd e, hogy h f :, [ ] folytoos és f d oly c [,], melyre f ( c) + c Megoldás g Mivel, or létezi d rctg + ezért [ ] g :,, f függvéyre g d Az 5 megoldott feldt + övetezméye lpjá g em lehet előjeltrtó Így létezi gc, zz f ( c) + c 9 Bizoyítsu e, hogy e e l + d l + c [,] úgy, hogy e + Bizoyítás Az f :, [ ], f l függvéy szigorú övevő (mert f >, [,] ) és így f f f (), [,] Az 5 megoldott feldt övetezméye lpjá tehát, f d f d f () d

6 A htározott itegrál Bizoyítsu e, hogy e e l + d l + lim d + megoldás, (,], tehát z 5 megoldott feldt övetezméye lpjá + d d d + + De d, tehát z I + + d áltláos tgú soroztr érvéyese z I ( + ) + egyelőtlesége Eől és fogó tételől övetezi, hogy lim I megoldás Vizsgálju z ( I ) sorozt mootoitását [,] + + + + + d d + +, tehát I Ugyor + I, [,], tehát I, Eze + lpjá z ( I ) sorozt csöeő és lulról orlátos, tehát overges Másrészt + + I + I d d + + +, tehát I, A fogó tétel lpjá lim I + Megjegyzés A itűzött feldto szereplő másodi özépértététel lpjá dhtu ezetől ülööző megoldást is Gyorlto Számítsd i övetező htározott itegrálot: d ) ( + 5) d ; ) d) d ; e) + ; c) ( + ) e d ; d e ; f) d l ; + e e

A htározott itegrál 7 g) d ; h) si d ; i) Számítsd i övetező függvéye deriváltját: + d t t ) l( sitdt ) ; ) dt ; c) e dt l( + t) Számítsd i övetező összege htárértéét: ) ( ) ; ) ; c) + ; d) e ; e) si ; f) Számítsd i övetező htárértéeet: t + dt t e ) lim ; ) lim dt + t ; c) lim dt + t ; t d) dt lim ; e) t t 5 Számítsd i övetező htárértéeet: si tdt < d t lim + ; f) lim te dt ) li m ; ) lim si 6 Tulmáyozd övetező függvéye mootoitását: ) f :, dt, f cos d t ; ) f :, f t t t + 7 Bizoyítsd e, hogy l l l e t dt l d + ) rctg d > l( + ) d ; ) l( + ) d ; c) e d ; d) < 9+ d< 8 Számítsd i övetező htározott itegrálot: ) mi, + d ; ) m(, ) d ; c) ; if ( t t) d t d) f d, hol f + e, h +, h >

8 A htározott itegrál 9 Tulmáyozd övetező sorozto overgeciáját és számítsd i htárértéüet: ) I d ; ) I l( + ) d ; + e c) I d ( l ) d ; d) I + + Az elői feldt d) lpotjá szereplő sorozt eseté számítsd i lim I htárértéet! Tulmáyozd övetező függvéye itegrálhtóságát: *,, ) f :, [ ], f * ;, [, ]\, [, ] ) f :, [ ], f, [, ]\ ;, [,] c) f :, [ ], f, [, ]\ ; *,, d) f :, [ ], f *, [, ]\ H lim Feldto rcsi d és + htárértéet + rctg d,, or számítsd i Bizoyítsd e, hogy: + ) + ( ) + ( ) + + ( ) C C + + ( ) C ; + ) + + + C Itegrálszámítás segítségével számítsd i övetező összegeet: ) C + ; ) Az f : függvéyől iidulv megszeresztjü z ( f ):, függvéysoroztot övetező reurzió szerit

A htározott itegrál 9 f f t + dt () Htározd meg z f függvéy eplicit lját! Tulmáyozd övetező függvéye itegrálhtóságát: [ ], ) f :, f [ ] ; ) f :, f ;, * c) f :, f ( [ ] ) ; d) f :, [ ], f [ ] + 5 Bizoyítsd e, hogy h f :[, ] folytoos és g :[,] itegrálhtó, or létezi oly c [,], melyre f g d f ( c) g d ( özépértététel áltláos lj) 6 Bizoyítsd e, hogy h f :[, ] mooto és g :[,] itegrálhtó, or létezi c [,] úgy, hogy c f g d f g d + f g d (másodi özépértététel) 7 Bizoyítsd e, hogy h f, g :[, ] folytoos, or létezi c [, ] úgy, hogy c f d + ( c ) g( c) g d + ( c) f ( c) 8 Bizoyítsd e, hogy h z f : egy folytoos és periodius függvéy, melye T > főperiódus, or 9 Bizoyítsd e, hogy h f, g : + c t T f d f d lim t t T itegrálhtó függvéye, or f g d f d g d Bizoyítsd e, hogy h f :[, ] itegrálhtó függvéy, or lim f d Bizoyítsd e, hogy h f, g :[, ] folytoos függvéye és létezi [ ] úgy, hogy f ( ) g, or h :[,],, ( ) c

A htározott itegrál f, [, ] h g, [, ] \ függvéy em itegrálhtó! Az f :, [ ] itegrálhtó függvéyre f és +, [,] Számítsd i z f d értéét! f f f + * Bizoyítsd e, hogy h f :[, ] itegrálhtó függvéy, or + f ( d ) lim f + e + Bizoyítsd e, hogy h z f :[, ] függvéy ove, or y f + f ( y) f () t dt < y, y eseté! 5 Legye ϕ : egy ijeció és értelmezzü z f :, [ ] [,] függvéyt övetezőéppe: f, h, f ( ), ϕ, hol ), ϕ() ϕ() ( z vlós szám tízes számredszereli ( 9) periódust em trtlmzó lj Bizoyítsd e, hogy f itegrálhtó és számítsd i z f d itegrált

Htározott itegrálo iszámítás V HATÁROZOTT INTEGRÁLOK KISZÁMÍTÁSA Az elői fejezete láttu, hogy itegrálhtó és primitívvel redelező függvéye eseté z f d htározott itegrál iszámíthtó Newto-Leiiz tétel lpjá Ee fejezete megvizsgálju, hogy htároztl itegrálo eseté tult módszere llmzhtó-e htározott itegrálor és hogy v-e oly módszere, melye segítségével elerülhető primitív függvéy iszámítás 5 Prciális itegrálás htározott itegrálo eseté A szorzt deriválási szály lpjá h fg, :[, ] folytoos deriválhtó függvéye, or ( f g) f g + f g A Newto-Leiiz tétel lpjá tehát f g d f g f g f g, f g d + f g d f g f g (mert z elői egyelőség l oldlá megjeleő itegrálo léteze, mivel f g és f g folytoos függvéye) Ez lpjá f g d f g f g f g d Érvéyes tehát z lái tétel: Tétel H f, g :[, ] folytoos deriválhtó függvéye, or Allmzáso f g d f g f g f g d Számítsu i z ed htározott itegrált Megoldás ed ( e ) d e ed e e d e e d e e + e d

Htározott itegrálo iszámítás e e + e e + e e Bizoyítsu e, hogy z I si d itegrál teljesíti z I ( ) I reurziót, h Bizoyítás I si d si si d cos si d si d cos si d cos si ( si ) si I d I I Eől övetezi, hogy ( ) I ( ) I I és így I I Megjegyzés Az elői reurzió lpjá ( )!! ( )!! I I I I ( )!! ( )!! és ( ) ( )!! ( )!! I I I I + + ( + )( ) ( + )!! ( + )!! + Az ( I ) sorozt mootoitás si si,, lpjá + I I I I, + + tehát I + I és így lim I I Ugyor + + I ( )!! ( + )!!, tehát I ( )!! ( )!! + ( )!! lim ( )!! + Ezt z összefüggést Wllis éplet éve ismerjü Bizoyítsu e, hogy h P [ X] egy -ed foú vlós együtthtós poliom, or

Htározott itegrálo iszámítás t lim e P d P t ( ) Bizoyítás Prciális itegrálu egymásutá -szer: t t t t t e P d e P e P d e P e P t t t ( + ) + e P d e P ( ) + e P ( ) d ( + ) + + Mivel gr P, P, tehát z elői összefüggés utolsó tgj és + ( ) t t e P e P () t P t lime Q() t, ármely Q [ X] eseté, tehát t t lim e P d P t ( ) Bizoyítsu e, hogy h f :[, ] folytoos deriválhtó, or Bizoyítás lim f cos d si f cos d f si d f f si d Így f cos d m f + m f [, ] szerit htárértére térve övetezi, hogy lim f cos d 5 Számítsu i z P d htározott itegrált, h d ( ( ) ) P d Megoldás Az f ( ) függvéy egy -ed redű poliom és ( ) ( f f ) (), h, -szer prciális itegrálu övetezőéppe: ( ) ( ) ( + ) ( ) f f d f f ( ) f ( ) f ( ) d

Htározott itegrálo iszámítás Az i: ( + ) ( ) ( + ) ( ) f ( ) f ( ) f ( ) f ( ) d + + ( ) f ( ) f ( ) d ( ) f f d I ( ) Tehát d ( ) ( )! ( ) d itegrált ismét -szeri prciális itegrálás útjá számítju + d ( ) + ( ) d + + + ( ) + ( ) d ( ) d + ( + )( + ) +! ( ) [!] ( ) ( ) d ( + )( + ) ( )! + Gyorlto és feldto [!] ( + )! [ ]!! P d ( ) [! ] ( + )! + ) cos d ; ) Számítsd i övetező htározott itegrálot: d) tg d ; e) 5 9d l d ; c) ; e si d ; f) si d ; g) e si d ; h) rctg d ; i) l( + ) d Htározd meg z, értéét úgy, hogy teljesüljö z ( ) + cosd * egyelőség mide eseté Ee segítségével igzold, hogy

Htározott itegrálo iszámítás 5 lim 6 Vezess le reurziót övetező itegrálsoroztor: ) I e d ; ) I l d ; c) I cos d ; d) g) j) tg d ; e) si d ; f) e si d ; d ( + ) ; h) e d ; i) ( + + cos ) d ( ) d ; ) Számítsd i z editegrált! ( ) rctg e d ; ( + ) d ( ) 5 Bizoyítsd e, hogy h P, [,], or d ) P P d m, h m ; ) P poliom mide gyöe [, ] itervllum v 6 Bizoyítsd e, hogy h z f :, [ ] függvéy folytoos deriválhtó és f (), or f d f d ( ) 5 Változócsere htározott itegrál A htároztl itegrálhoz hsoló z összetett függvéy deriválási szályáól is le tudu vezeti egy itegrálási szályt H z f :[ c, d] folytoos függvéy egy primitívje F :[ c, d] és g :[, ] [ c, d] egy folytoos deriválhtó függvéy, or z ( F g) F ( g ) g f ( g ) g, [, ] egyelőség lpjá z f ( g ) g függvéy egy primitívje z F g függvéy Így Newto-Leiiz tétel lpjá Másrészt ( ) ( ) ( f g g d F g F g F g )

6 Htározott itegrálo iszámítás tehát írhtju, hogy v f d F v F u, u g () ( ) f g g d f d Ezt z összefüggést evezzü változócsere épletée Érvéyes tehát övetező tétel: Tétel (változócsere htározott itegrál) H f :[ c, d] folytoos függvéy és g :[, ] [ c, d] folytoos deriválhtó, or Példá Számítsu i z e g g () ( ) f g g d f d d itegrált l Megoldás Az f :, [ ], f és g : e, e [,], g l függvéyere Tehát Számítsu i z Megoldás e g ( l ) f ( g ) g ( ) l l e d d l l l l l e d itegrált + + + + ( ) Tehát g és f ( + ), hol g :, [ ] és f : \{,} Láthtó, hogy Im g [,6], tehát llmzhtó változócsere tétele z [, ] [, ] és [ cd, ] [,6] itervllumor Így 6 6 d ( ) f g g d f d ( + ) ( + ) d

Htározott itegrálo iszámítás 7 6 6 6 l l l l d + + 7 7 Megjegyzés Az tétele, mert z ( d + ( + ) itegrál iszámításár em llms változócsere f ) függvéy em értelmezett -e és - Ee z esete eláthtó, hogy z itegrál em is létezi, de előfordulht, hogy z itegrál létezi, cs változócserét értelmező g függvéy em folytoos deriválhtó Ilye esete z itegrált felotju tö itervllumr Ezt muttj e péld + Számítsu i z d itegrált + Megoldás + + + + + Tehát g( ) változócserét vol érdemes elvégezi A prolém z, hogy z ifejezéssel [, ] itervllumo em tudu folytoos függvéyt értelmezi A prolémát úgy tudju iüszööli, hogy meghtározzu h :, + h folytoos függvéy primitívjét A (,) és (, ) itervllumo + + z d htároztl itegrál iszámításár hszálhtó z u változócsere, tehát z + du u rctg + C egyelőség lpjá h primitív u + függvéye H :, rctg + c, < H c, rctg + c, > lú A c, c és c ostsot H folytoosságáól htározzu meg lim H + c,

8 Htározott itegrálo iszámítás lim H + c, tehát rctg + c, < H + c, rctg + + c, > Így h d H () H ( ) H ezt primitív iszámítás élül (htározott) itegrálo segítségével rju leíri, or övetezőéppe járhtu el: mert z + + + d d + d + + + ε + + lim d + lim d + + ε ε ε< ε> ε ε lim rctg + lim rctg ε + d és + ε ε ε< ε> ε, + d itegrálo iszámításár hszálhtju válto- + ε zócsere tételét Megjegyzés Eől példáól látszi, hogy meyire fotos z itervllumo rögzítése és feltétele teljesülésée megvizsgálás Ngyo so esete változócserée megjeleő g függvéyt öyű észrevei, de z f meghtározás eheze Ezért változócsere tételét fordítv hszálju H ugyis g ijetív is, or változócsere tételée megjeleő loldli itegrál h g Tehát segítségével övetezőéppe írhtó g hg ( ()) ( ) ( ) h g f g g d f h h d α és g β jelöléssel β h( β) f d f ( h )( h ) ( ) d (*) α h α Gyorltilg ezt övetezőéppe hjtju végre:

Htározott itegrálo iszámítás 9 e Az l u d itegrál l u helyettesítést szereté elvégezi Így e, e u tehát d e d és u u l d u e du Így öye (formális) elvégezi változócserét hisz függvéyeet em is ell ülö-ülö zoosíti Világos, hogy ez változócsere h :, [ e ] [,], h( ) l és f :, [ e] [,], f l függvéyere felírt (*) egyelőség, mert Gyorlto és feldto ( )( ) l ( ) ( ) f h h e e e Számítsd i övetező htározott itegrálot: ) e) i) 9 si d si d ; ) d ; c) + si ; d) + + 9 d ; f) d g) ; h) + 5 d + d cos d + d ; j) e ; ) d ; l) + si + 5 d ; ) d d ; o) + 5 m) + d ; si d ; cos ; ; p) d 5 Htározott itegrálo iszámítás primitív függvéy iszámítás élül 5 Segéditegrálo módszere si Számítsu i I d itegrált A tg si + cos t helyettesítéssel rcioális törtfüggvéye itegráljár vezethető vissz, de sol egyszerű, h teitjü J cos d itegrált is, és ét itegrált egyszerre próálju iszámí- si + cos ti Az si + cos I + J d d si + cos és

Htározott itegrálo iszámítás cos si ( si + cos ) I J d d si + cos si + cos l( si + cos ) l egyelősége lpjá I l l Előfordul, hogy z eredeti itegrál és segéditegrál özt vlmilye összefüggést si tudu teremtei Például, h z elői itegrál helyett z I d itegrált ell iszámíti, or z y helyettesítés segítségével írhtju, hogy si + cos si y si I d si + cos dy si y + cos y cosy dy si y + cosy I + J d, iszá- cos Tehát I J, hol J d Mivel si + cos mítdó itegrál I Allmzáso Számítsd i övetező itegrálot: 5 d ; + + + + e cos ( si ) cos d ; si si + cos si d ; si + cos si * d, ; si + cos e + cos p+ d ; 6 l( + ) e + si + cos d

Htározott itegrálo iszámítás 5 A grfius ép szimmetriájá felhszálás H z f :[, + ] függvéy grfius épe szimmetrius z (, f ) potr ézve, or árá megfelelőe szugrfio területe z ABCD tégllp területével egyelő A grfius ép potos or y szimmetrius z ( ) ( ), f potr ézve, h f + f + f, [, ] Tehát érvéyes övetező tétel: Tétel H z f :, + folytoos függvéyre teljesül z f + f + f ( ) egyelőség ármely [, ] eseté, or Bizoyítás f A D O -- + + f d f + + f d f d + f d ár ( ) ( ) ( ) f + y dy + f + y dy f d f Az + C B f d itegrál z + y és z f d itegrál z + y változócserét hjtottu végre Követezméy H z f :[, ] folytoos függvéy pártl, or Bizoyítás f d hogy függvéy pártl Ee z esete eseté grfius ép origó szeriti szimmetriáj zt jeleti, f f d f, tehát

Htározott itegrálo iszámítás Megjegyzés A szimmetri feltételét z [, ] itervllumo f + f ( + ) f +, [, ] l is írhtju és itt jo oldlo állht más álldó is Példá Mivel z f :[,], f folytoos függvéy pártl, írhtju, hogy si l ( + ) si d l ( + ) Számítsu i z l( + tg ) d itegrált Megoldás Az f :,, f l( + tg ) függvéyre f + f l( + tg ) + l + tg tg l( + tg) + l + l ( tg) l tg + + + tg Eől övetezi, hogy Tehát Allmzáso y l( + tg ) d l tg y + ( dy) l tg y + dy l l( + tgy) dy l l( + tg ) d l( + tg ) d l 8 Bizoyítsd e, hogy h z f :, [ ] folytoos függvéyre f f ( ), (, ), or

Htározott itegrálo iszámítás f d f d Bizoyítsd e, hogy h z f :[, ] függvéy folytoos, or ármely t eseté f ( ) d f t ( ) d e + Bizoyítsd e, hogy loldli tört evezőjée t helyett tetszőleges g :[, ] folytoos és pártl függvéy is írhtó Bizoyítsd e, hogy h f :[,] páros és folytoos, or f ( si ) d f ( si ) d Bizoyítsd e, hogy h f :[,] pártl és folytoos, or f ( si ) d f ( si ) d 5 Bizoyítsd e, hogy h f :[, ] [ c, d] ijetív és folytoos, or 6 Számítsd i z d f d + f ( y) dy d c f d f c itegrált, h z f : függvéy folytoos, pártl és periodius (T > főperiódus) 7 Bizoyítsd e, hogy rctg( si ) d + rcsi( tg ) 8 8 Számítsd i övetező itegrálot: ) e) + l si d ; ) + + cos d ; c) si ; d) d l( + ) d ; f) si( si ) d ; g) + Gyorlto és feldto Bizoyítsd e, hogy si + si tg d + rctg d d l( + ) d ; +

Htározott itegrálo iszámítás Számítsd i z itegrált! Bizoyítsd e, hogy z I ( e + e ) tg d cos d, itegrálsorozt teljesíti z + cos ( ) I + I + I si reurziót Bizoyítsd e, hogy lim tg d 5 Bizoyítsd e, hogy h z f :[, ] függvéy övevő ( < ), or ( ) f d f + f d 6 Htározd meg z összes f :, [ ] folytoos függvéyt, melyre f d + f ( ) d 7 Jelöljü B f-el z f :, [ ] folytoos függvéyhez redelt Berstei-féle poliomot ( Bf) C ( ) f ) Bizoyítsd e, hogy z f :, [ ], f, függvéyere f,, ( Bf) +, ) Bizoyítsd e, hogy ármely ε > eseté létezi δ > úgy, hogy f ( B f) < ε, [,] c) Bizoyítsd e, hogy h f d ármely eseté, or f 8 Legye > egy vlós szám és f :, [ ] egy itegrálhtó függvéy +, \ eseté z (, f ) poto át ) Bizoyítsd e, hogy ármely [ ] { } húzhtó oly d egyees, melyre grfius ép, d egyees, z

Htározott itegrálo iszámítás 5 egyeletű egyees és z Oy tegely áltl htárolt sírésze ugyor területű drj v d ltt, mit fölött ) Bizoyítsd e, hogy d egyeese összefutó h [, ]\ hlmz változi és htározd meg z összefutási pot oordiátáit 9 Számítsd i lim e e [ ] d htárértéet, hol [ ] z vlós szám egész része rctg Számítsd i z d itegrált + + { } (Felvételi, 99)

6 A htározott itegrál llmzási VI A HATÁROZOTT INTEGRÁL ALKALMAZÁSAI 6 Területszámítás A htározott itegrál értelmezése előtt már értelmeztü egy tetszőleges síidom területét Azt is láttu, hogy itegrálhtó függvéye eseté z lsó és felső Drou összegehez trtozó tégllpredszere teljesíti szugrfio értelmezésée szereplő tégllpredszere tuljdoságit, tehát h f :[, ] itegrálhtó, + or f szugrfiojá területe f d Ezt tétel formájá is megfoglmzzu: Tétel H f :[, ] itegrálhtó függvéy, or f szugrfiojá területe + T( D) f d H függvéy cs egtív értéeet vesz fel, or f függvéy szugrfioj z f szugrfiojá O szeriti szimmetrius, tehát írhtju, hogy y T D T D f d f d y yf y-f D D O B O B D yf ár 5 ár H z f függvéy tetszőleges értéeet felvehet, or z elői ét tuljdoság lpjá szugrfioj területe T( D) f d Ezt is megfoglmzzu tétel formájá: Tétel H z f :[, ] előjeltrtó függvéy itegrálhtó, or szugrfiojá létezi területe és egyelő

A htározott itegrál llmzási 7 T( D) f d -szel Követezméy H fg, :[, ] itegrálhtó függvéye és f g, [, ], or z f és g grfius épei vlmit z és egyeletű egyeese áltl htárolt síidom területe Bizoyítás Mivel f és g itegrálhtó függvéye, orlátos is Eől övetezi, hogy létezi oly m, melyre f + m >, [, ] Így g g + m és f f +m grfius épei vlmit z és egyeletű egyeese áltl htárolt síidom egyevágó ijeletése szereplő síidomml Eől övetezi, hogy D területe g és f szugrfioj területée ülösége Így T( D) ( g f ) d y O yg() D f y 6 ár T ( D) g d f d g f d ( g f ) d Megjegyzés H f és g ét tetszőleges itegrálhtó függvéy z [, ] itervllumo, or grfius épe özti síidom területe f g d Példá Számítsu i z f :, [ ], f ( ) p prolív ltti D síidom területét (7 ár) y y O D O yg D yf 7 ár 8 ár

8 A htározott itegrál llmzási Megoldás T ( D) pd p p Számítsu i z f :, [ ], f és g :, [ ], g l( ( e ) + ) függvéye grfius épei áltl htárolt (orlátos) síidom területét! Megoldás Mivel f g, f () g() és f ove, g oáv állíthtju, hogy g( ) f, [,] Így vizsgált síidom területe: T( D) ( g f ) d l( ( e ) + ) d d ( e ) l( ( e ) + ) d ( e ) + + l( ( e ) + ) e e + e e ( e ) ( e ) y y Számítsu i z + (, > ) egyeletű ellipszis területét! Az ellipszis területe z f : [, ], O f és f : [, ], f függvéye grfius 9 ár épe özötti területe, tehát T( D) d d d si ϕϕ (z cosϕ, ϕ [,] változócserét hszáltu) 5 + 6 Számítsu i z y, y és y egyeletű göré áltl htárolt 6 (orlátos) első egyedeli síidom területét Az elői göré grfius árázolás árá láthtó

A htározott itegrál llmzási 9 A egyelet pozitív gyöei és, 6 5 +6 egyelet pozitív gyöe 5 + 6 y míg egyelet em egtív gyöe 6 Az árá megfelelőe 9 O y y ár y 6 5 +6 5 + 6 T( D) d+ ( ) d 6 5 + 6 d d d 6 5 6 9 + l 6 l 8 Megjegyzés H z egyeest változttju, elérhető, hogy vizsgált síidom területe csöeje H z (, ) és (,) potoo áthldó egyees egyeletét felírju, z y ( ) egyelethez jutu Így síidom területe + d + ( ) d 8 d + d d l 6 Tehát 8 > + +, [, m ], l 6 hol m grfius épéhez (,) -e húzott éritő és y grfius épe metszéspotjá szcisszáj, vgyis Ez lpjá egyelőtleséghez jutu m l + + l + > l l 8 6 l l l l ( + )

A htározott itegrál llmzási Gyorlto I Számítsd i övetező függvéye grfius épei áltl meghtározott síidom területét: f +, g +,, [ ] ; f, g, f f f 5 [,] ;, g, [, ] ; 8, g +,, [ ] ;, g e, [, 5] ; 6 f e, g ( ) e, 7 f +, g + [,] ; e e 8 f p, g +, [, ] ; p, [, p ]; 9 f l, g l, [, e ]; f ( ) + + e, g( ), [,] II Számítsd i övetező függvéye grfius épei áltl meghtározott orlátos síidomo területét ( metszéspoto szcisszái djá z itervllumot): f l, g l ; f, g ; f, f g g ;,, h ; 5 f, g III Egy R sugrú, ör lú legelő egyi potjá egy ecsét ötü r hosszúságú pórázr Meor területet legelhet le ecse? Megöthetjü-e úgy, hogy potos felét legelje le? Bizoyítsd e, hogy h D síidomot z és folytoos függvéye grfius épe htárolj, or egy tetszőleges O,y (rögzített) poto f f f : [, ], T ( α) átmeő y y α( egyeesseregre ) ráy z α folytoos függvéye vlmilye α ( α itervllum, hol T α ) és T ( α ) mi T ( α), α ) ( m D síidom egyees ltti, illetve fölötti részée területe Bizoyítsd e, hogy h D síidomot z f és f ( f :[, ] ) folytoos, függvéye grfius épe htárolj és D -e z y α +y egyees fölé, illetve lá

A htározott itegrál llmzási eső része D ( y ) és D ( y ) or D ( y ) és D y területe z y folytoos függvéye Vezesd le eől, hogy tetszőleges (előre rögzített) iráyú egyees segítségével f f ét zoos területű részre oszthtju D területét A D síidomól mide y α vgy y egyeessel párhuzmos α egyees -él ise hosszúságú húrt metsz i Bizoyítsd e, hogy D területe (h létezi) em gyo, mit Az f :[, ] függvéy grfius épé vegyü fel z A +, +, f potot, ( ár) Vizsgálju meg, hogy AA összege v-e htárértée + y 6 Ívhossz iszámítás A A A + A - A A O ( ) ( y y ) + + f + + + + + hol + és y f ( ),, Tehát AA ( + + ) ( ) f f + + ár + Ituitíve elvárju, hogy h z elői összege v htárértée, or ez htárérté z AA göreív hossz legye De + f ξ +, ξ, +, + AA f + h f deriválhtó (mert ee z esete llmzhtju, itervllumo,