Matematika példatár 4.

Hasonló dokumentumok
Matematika példatár 4.

Határozatlan integrál

Matematika példatár 5.

Matematika példatár 5.

Integrálszámítás. a Matematika A1a-Analízis nevű tárgyhoz november

Határozatlan integrál (2) First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Határozatlan integrál, primitív függvény

Példatár Lineáris algebra és többváltozós függvények

Határozatlan integrál

Szili László. Integrálszámítás (Gyakorló feladatok) Analízis 3. Programtervező informatikus szak BSc, B és C szakirány

Feladatok megoldásokkal a 9. gyakorlathoz (Newton-Leibniz formula, közelítő integrálás, az integrálszámítás alkalmazásai 1.

Polinomok maradékos osztása

2. hét (Ea: ): Az egyváltozós valós függvény definíciója, képe. Nevezetes tulajdonságok: monotonitás, korlátosság, határérték, folytonosság.

Tanulási cél Szorzatfüggvényekre vonatkozó integrálási technikák megismerése és különböző típusokra való alkalmazása. 5), akkor

Alkalmazott matematika és módszerei I Tantárgy kódja

y + a y + b y = r(x),

Gazdasági matematika 1 Tantárgyi útmutató

Differenciálszámítás. 8. előadás. Farkas István. DE ATC Gazdaságelemzési és Statisztikai Tanszék. Differenciálszámítás p. 1/1

Határozatlan integral, primitívkeresés (Antiderivált). HATÁROZATLAN INTEGRÁL, PRIMITÍVKERESÉS (PRIMITÍV FÜGGVÉNY, ANTIDERIVÁLT FOGALMA)

TANTÁRGYI PROGRAM Matematikai alapok I. útmutató

Matematikai alapok 1 Tantárgyi útmutató

TANTÁRGYI PROGRAM Matematikai alapok I. útmutató

IV. INTEGRÁLSZÁMÍTÁS Megoldások november

n n (n n ), lim ln(2 + 3e x ) x 3 + 2x 2e x e x + 1, sin x 1 cos x, lim e x2 1 + x 2 lim sin x 1 )

Kalkulus I. gyakorlat Fizika BSc I/1.

TANTÁRGYI ÚTMUTATÓ. Gazdasági matematika I. tanulmányokhoz

MATEMATIKA A KÖZGAZDASÁGI ALAPKÉPZÉS SZÁMÁRA SZENTELEKINÉ DR. PÁLES ILONA ANALÍZIS PÉLDATÁR

2 (j) f(x) dx = 1 arcsin(3x 2) + C. (d) A x + Bx + C 5x (2x 2 + 7) + Hx + I. 2 2x F x + G. x

Fourier sorok február 19.

Differenciál - és integrálszámítás. (Kreditszám: 7) Tantárgyfelelős: Dr. Losonczi László egyetemi tanár. Meghirdető tanszék: Analízis Tanszék

JPTE PMMFK Levelező-távoktatás, villamosmérnök szak

Nyugat-magyarországi Egyetem Geoinformatikai Kara. Prof. Dr. Závoti József. Matematika III. 1. MA3-1 modul. Kombinatorika

Az egyenlőtlenség mindkét oldalát szorozzuk meg 4 16-al:

Matematikai geodéziai számítások 5.

Matematika A1a Analízis

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit. (Derivált)

Matematika A1a Analízis

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit. (L Hospital szabály, Taylor-polinom,

Gazdasági matematika

= x2. 3x + 4 ln x + C. 2. dx = x x2 + 25x. dx = x ln 1 + x. 3 a2 x +a 3 arctg x. 3)101 + C (2 + 3x 2 ) + C. 2. 8x C.

DIFFERENCIÁLEGYENLETEK. BSc. Matematika II. BGRMA2HNND, BGRMA2HNNC

Matematika példatár 1.

3. Lineáris differenciálegyenletek

Feladatok a levelező tagozat Gazdasági matematika I. tárgyához. Halmazelmélet

Gazdasági matematika

6. ELŐADÁS DIFFERENCIÁLSZÁMÍTÁS II. DIFFERENCIÁLÁSI SZABÁLYOK. BSc Matematika I. BGRMA1HNND, BGRMA1HNNC

Matematikai geodéziai számítások 3.

Megoldott feladatok november 30. n+3 szigorúan monoton csökken, 5. n+3. lim a n = lim. n+3 = 2n+3 n+4 2n+1

Analízis házi feladatok

Differenciálegyenletek. Vajda István március 4.

Matematika III. 2. Eseményalgebra Prof. Dr. Závoti, József

I. feladatsor i i i i 5i i i 0 6 6i. 3 5i i

Határozott integrál és alkalmazásai

Matematika A1a Analízis

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA II.

Függvény differenciálás összefoglalás

VIK A1 Matematika BOSCH, Hatvan, 5. Gyakorlati anyag

Feladatok matematikából 3. rész

A kiadásért felel dr. Táncos László, a Semmelweis Kiadó igazgatója Nyomda alá rendezte Békésy János Borítóterv: Táncos László SKD: SKD043-e

Matematika II. 1 sin xdx =, 1 cos xdx =, 1 + x 2 dx =

Obudai Egyetem RKK Kar. Feladatok a Matematika I tantárgyhoz

Függvények határértéke és folytonosság

Kurzusinformáció. Analízis II, PMB1106

Integrálszámítás (Gyakorló feladatok)

Matematikai geodéziai számítások 9.

Dierenciálhányados, derivált

Matematika 10 Másodfokú egyenletek. matematika és fizika szakos középiskolai tanár. > o < szeptember 27.

Matematika példatár 3.

A képzetes számok az isteni szellem e gyönyörű és csodálatos hordozói már majdnem a lét és nemlét megtestesítői. (Carl Friedrich Gauss)

1/1. Házi feladat. 1. Legyen p és q igaz vagy hamis matematikai kifejezés. Mutassuk meg, hogy

PTE PMMFK Levelező-távoktatás, villamosmérnök szak

Matematika I. Vektorok, egyenesek, síkok

Debreceni Egyetem. Feladatok a Matematika II. tárgy gyakorlataihoz. Határozatlan integrál

MATEMATIKA 2. dolgozat megoldása (A csoport)

Határérték. prezentációjából valók ((C)Pearson Education, Inc.) Összeállította: Wettl Ferenc október 11.

Polinomok, Lagrange interpoláció

Matematikai geodéziai számítások 8.

valós számot tartalmaz, mert az ilyen részhalmazon nem azonosság.

1.1. Feladatok. x 0 pontban! b) f(x) = 2x + 5, x 0 = 2. d) f(x) = 1 3x+4 = 1. e) f(x) = x 1. f) x 2 4x + 4 sin(x 2), x 0 = 2. általános pontban!

1. Folytonosság. 1. (A) Igaz-e, hogy ha D(f) = R, f folytonos és periodikus, akkor f korlátos és van maximuma és minimuma?

A gyakorlatok anyaga

Diszkrét matematika 2.

1. A maradékos osztás

Matematikai geodéziai számítások 6.

Matematikai geodéziai számítások 7.

1. Fuggveny ertekek. a) f (x) = 3x 3 2x 2 + x 15 x = 5, 10, 5 B I. x = arcsin(x) ha 1 x 0 x = 1, arctg(x) ha 0 < x < + a) f (x) = 4 x 2 x+log

Régebbi Matek B1 és A1 zh-k. deriválás alapjaival kapcsolatos feladatai. n )

2. Hogyan számíthatjuk ki két komplex szám szorzatát, ha azok a+bi alakban, illetve trigonometrikus alakban vannak megadva?

Differenciál és integrálszámítás diszkréten

Határozatlan integrál

Matematika I. NÉV:... FELADATOK:

Kalkulus 2., Matematika BSc 1. Házi feladat

FELVÉTELI VIZSGA, szeptember 12.

[f(x) = x] (d) B f(x) = x 2 ; g(x) =?; g(f(x)) = x 1 + x 4 [

1.9. B - SPLINEOK B - SPLINEOK EGZISZTENCIÁJA. numerikus analízis ii. 34. [ a, b] - n legfeljebb n darab gyöke lehet. = r (m 1) n = r m + n 1

2018/2019. Matematika 10.K

Dierenciálhatóság. Wettl Ferenc el adása alapján és

2012. október 2 és 4. Dr. Vincze Szilvia

Átírás:

Nyugat-magyarországi Egyetem Geoinformatikai Kara Csabina Zoltánné Matematika példatár 4 MAT4 modul Integrálszámítás szabályai és módszerei SZÉKESFEHÉRVÁR 2010

Jelen szellemi terméket a szerzői jogról szóló 1999 évi LXXVI törvény védi Egészének vagy részeinek másolása, felhasználás kizárólag a szerző írásos engedélyével lehetséges Ez a modul a TÁMOP - 412-08/1/A-2009-0027 Tananyagfejlesztéssel a GEO-ért projekt keretében készült A projektet az Európai Unió és a Magyar Állam 44 706 488 Ft összegben támogatta Lektor: Vígné dr Lencsés Ágnes Phd Projektvezető: Dr hc Dr Szepes András A projekt szakmai vezetője: Dr Mélykúti Gábor dékán Copyright Nyugat-magyarországi Egyetem Geoinformatikai Kar 2010

Tartalom 4 Integrálszámítás szabályai és módszerei 41 Bevezetés 42 Határozatlan integrál 421 Alapintegrálok 422 Mintapéldák 423 Feladatok 424 Integrálási szabályok 1 1 1 2 3 4 4 425 Mintapéldák és feladatok az alakú integrálok kiszámítására 5 426 Mintapéldák és feladatok az alakú integrálok kiszámítására 6 427 Mintapéldák és feladatok az alakú integrálok kiszámítására 8 428 Mintapéldák és feladatok az alakú integrálok kiszámítására 9 9 429 Mintapéldák és feladatok a parciális integrálásra 10 4210 Helyettesítéses integrál 12 4211 Racionális törtfüggvények integrálása 14 43 MEGOLDÁSOK 17

4 fejezet - Integrálszámítás szabályai és módszerei 41 Bevezetés A feladatgyűjtemény a matematikai analízis tantárgy gyakorlatainak tananyagát öleli fel a NyME Geoinformatikai Kar mérnöki szakán A feladatgyűjtemény külön fejezetekben tárgyalja az egyes anyagrészeket Minden fejezet elején megtalálhatók a legfontosabb definíciók és tételek bizonyítás nélkül, amelyek ismerete elengedhetetlen a feladatok megoldásához Minden fejezetben találhatók részletesen kidolgozott példák, amelyek az egész tananyagot felölelik, és segítik annak megértését Minden fejezet végén feladatok találhatók, amelyeket további gyakorlás és az önálló munkára való szoktatás céljából készültek A feladatok részben saját összeállításúak, továbbá más forrásból átvettek, illetve átdolgozottak A fejezetek tananyagai egymásra épülnek, ezért érdemes a feldolgozott sorrendben haladni a tanulásban A feladatgyűjtemény célja hallgatóink munkájának, tanulásának könnyítése, matematika tanulásának elmélyítése A fokozatosság elvén alapuló feladatok pedig fejlesztik a matematikai gondolkodásukat, valamint a szaktárgyak és alapozó tárgyak elsajátításához szükséges ismeretek elmélyítését, a feladatmegoldó készséget, jártasságot A hallgatók, olyan alapokra tesznek szert, amelyek felhasználásával képessé válnak a gyakorlatban felmerülő problémák modelljeinek felállítására, és azok megoldására A feladatok megoldásával szakmájához szükséges konvertibilis és tovább építhető matematikai ismeret birtokába jut 42 Határozatlan integrál A határozatlan integrál vagy primitív függvény keresése röviden: integrálás a differenciálás fordított művelete Definíció: Legyen f valamilyen I intervallumon értelmezve Ha létezik olyan F függvény, amely ezen az intervallumon differenciálható és minden x I-re F (x) = f(x), akkor az F függvényt az f függvény I intervallumhoz tartozó primitív függvényének nevezzük Definíció: Egy f(x) függvény határozatlan integráljának nevezzük az I intervallumban az f(x) függvény primitív függvényeinek a halmazát Jelölése: Az elmondottak szerint, ha F (x) = f(x), akkor = F(x) + c

Matematika példatár 4 2010 421 Alapintegrálok 1, ha α R és α -1, mert 2 ha α = 1,, (x 0), mert ha x 0, akkor (ln x ) = (ln x) = ha x 0, akkor (ln x ) = (ln( x)) = 1, ha a R, mert (ax + c) = a 2, mert (ex + c) = ex 3 ) = ax, ha (a 0; a 1), mert ( 4, mert ( cos x + c) = sin x 5, mert (sin x + c) = cos x 6, mert ( ctg x + c) = 7, mert (tgx + c) = = 1 + tg2x 8, mert (arctg x + c) = 9, mert (arc sin x + c) = Az itt felsorolt elemi függvény primitív függvényeinek helyességét deriválással ellenőriztük A kapott táblázatból látható, hogy sok elemi alapfüggvény primitív függvénye nem szerepel Ez már előre vetíti, hogy függvények primitív függvényeinek a keresése nem olyan egyszerű feladat, mint a deriválás Az integrálás elsajátításához sok gyakorlásra van szükség Az integrálási feladat eredményét mindig ellenőrizhetjük, mivel az eredmény deriváltja az integrálandó függvény kell hogy legyen Integrálási szabály: Tétel: Ha f-nek és g-nek az I intervallumban léteznek a primitív függvényei, akkor cf-nek és (f + g)-nek is van primitív függvénye és MAT4-2

Csabina Zoltánné Integrálszámítás szabályai és módszerei a A következő példákban olyan integrálokról lesz szó, amelyek alapintegrálok, vagy egyszerű átalakításokkal közvetlenül az alapintegrálokra vezethetők vissza 422 Mintapéldák 1 Példa: Keressük az alábbi függvények határozatlan integrálját: a f1(x) = 5x7 + 3x3 + 8 a f2(x) = i f3(x) = 2ex 2x + a f4(x) = a f5(x) = MAT4-3

Matematika példatár 4 2010 a f6(x)= 423 Feladatok 1 2 2 4 3 6 4 8 5 10 6 12 7 14 8 16 424 Integrálási szabályok Tétel: Ha az f-nek az I intervallumon F a primitív függvénye, akkor, ax + b I, ahol a, b R és a 0 Tétel: Legyen f differenciálható az I intervallumon, akkor, α 1 Tétel: Ha f differenciálható az I intervallumon és f(x) 0 (x I), akkor MAT4-4

Csabina Zoltánné Integrálszámítás szabályai és módszerei Tétel: Ha g függvény differenciálható az I intervallumon, és F (x) =f(x), továbbá ezen az intervallumon f[g(x)] összetett függvény létezik, akkor Helyettesítéses integrálás: Az képleten a következő formális átalakítást hajtjuk végre: Legyen t = g(x) Ekkor a Így egyenlőségből g (x)dx = dt [t = g(x)] Az így kapott képletet nevezzük a helyettesítéssel való integrálás képletének, amely a fent leírt tétel feltételei mellett alkalmazható Parciális integrálás: Tétel: Ha az u és v függvények az I intervallumon differenciálhatók, továbbá az uv és az u v szorzatoknak ugyanezen az intervallumon van határozatlan integrálja, akkor 425 Mintapéldák és feladatok az integrálok kiszámítására alakú 2 Példa: Határozzuk meg a következő függvények határozatlan integrálját! a)f(x) = (2x + 3)4 b)f(x) =57x-3 c)f(x) = sin( ) MAT4-5

Matematika példatár 4 2010 d)f(x)= sin2x Feladatok: 1 18 2 20 3 22 4 24 5 26 6 28 7 30 426 Mintapéldák és feladatok az integrálok kiszámítására alakú 3 Példa: Határozzuk meg a következő függvények határozatlan integrálját! a) f(x) = 12x(6x2 + 5)4 MAT4-6

Csabina Zoltánné Integrálszámítás szabályai és módszerei b) f(x) = c) f(x)=3cos4x sin x FELADATOK: 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 45 44 46 MAT4-7

Matematika példatár 4 2010 427 Mintapéldák és feladatok az integrálok kiszámítására alakú 4 Példa: Határozzuk meg a következő függvények határozatlan integrálját! a) b) c) d) FELADATOK: 47 48 49 51 MAT4-8 50 52

Csabina Zoltánné Integrálszámítás szabályai és módszerei 53 55 54 56 57 58 59 60 428 Mintapéldák és feladatok az kú integrálok kiszámítására ala- 5 példa: Határozzuk meg a következő függvények határozatlan integrálját! a) Az első tényező összetett függvény, amelynek belső függvénye g(x) = x2 Az integrandus az f(g(x))g (x) alakú, mivel (x2) = 2x Így b) FELADATOK: 1 62 2 64 3 66 MAT4-9

Matematika példatár 4 2010 4 68 5 70 6 72 7 74 429 Mintapéldák és feladatok a parciális integrálásra 6 Példa: Határozzuk meg a következő függvények határozatlan integrálját! a) u (x) = ex, v(x) = x u(x) = ex v (x) = 1 Ezeket helyettesítve: b) Az integrandust tekinthetjük az 1 ln x függvényszorzatnak Legyen v (x) = 1 és u(x) = ln x, ekkor v(x) = x és u (x) = Ezt felhasználva: c) u(x) = x2 v (x) = cos x u (x) = 2x v(x) = sin x MAT4-10

Csabina Zoltánné Integrálszámítás szabályai és módszerei Az új integrálra ismét alkalmazzuk a parciális integrálást az alábbi megfeleltetésben: u(x) = 2x v (x) = sin x u (x) = 2 v(x) = cos x d) Legyen u(x) = arc tg x v (x) = x u (x) = v(x)= ekkor e) Legyen u (x) = ex v(x) = cosx u(x) = ex v (x) = sinx Ismét parciálisan integráljuk Legyen u (x) = ex v(x) = sinx u(x) = ex v (x) = cosx Egyenletként rendezve kapjuk: MAT4-11

Matematika példatár 4 2010 FELADATOK: 1 76 2 78 3 80 4 82 5 84 6 86 7 88 4210 Helyettesítéses integrál 7 Példa: Határozzuk meg a következő függvények határozatlan integrálját! a) Legyen t =, ebből t2 = 2 + 5x és x =,, A helyettesítést elvégezve: Visszahelyettesítve: b) MAT4-12

Csabina Zoltánné Integrálszámítás szabályai és módszerei Legyen t = ex, ebből x = lnt, c) Legyen t =, ebből x = t2, u(x) = 6t v (x) = et u (x) = 6 v(x) = et, dx = 2tdt d) Legyen x=sint, t=arcsinx,, dx = costdt és így FELADATOK: 1 90 2 92 3 94 MAT4-13

Matematika példatár 4 2010 4 96 5 98 99 4211 Racionális törtfüggvények integrálása A racionális függvények két polinom hányadosaként állíthatók elő: R(x) = Ha Q(x) konstans, akkor polinomot kapunk A polinomok integrálása nem jelent különösebb gondot számunkra, tagonként integrálhatjuk őket A következőkben csak olyan esettel foglalkozunk, amikor Q(x) legalább elsőfokú polinom Ugyanakkor feltesszük P(x)-ről, hogy Q(x)-nél alacsonyabb fokú Amennyiben ugyanis P(x) nem alacsonyabb fokú Q(x)-nél, akkor elvégezhetjük az osztást, amelynek eredményeképpen hányadosként kapunk egy P1(x) polinomot és egy P2(x) maradék polinomot, amelynek fokszáma a Q(x) fokszámánál kisebb Ennek alapján R(x) előállítható ilyen alakban: R(x) = P1(x) + A racionális törtfüggvények integrálásánál követendő eljárást elsősorban a nevező zérushelyei határozzák meg 8 Példa: a) b) 9 Példa: Számítsuk ki az alábbi integrálokat! a) Az integrálandó függvény így írható fel: Parciális törtek összegére kell felbontani (A nevezőnek két különböző valós zérushelye van) MAT4-14

Csabina Zoltánné Integrálszámítás szabályai és módszerei A és B ismeretlen konstans Az egyenlőség csak úgy lehet igaz, ha az egyenlőség két oldalán, a számlálókban x együtthatója és a konstans egyenlők azaz A = 24, B = 31 A keresett felbontás tehát: b) = (x 1)2, ezért most a nevező egyetlen valós zérus helye x1 = x2 = 1 Fel lehet bontani egy (x 1) és egy (x 1)2 nevezőjű konstans számlálójú résztörtek összegére 1 3x = Bx + A B azaz B = 3 és A = 2 Ennek alapján az integrál: MAT4-15

Matematika példatár 4 2010 c) A nevező a következőképpen alakítható szorzattá: x4 1 = (x2 1)(x2 + 1) = (x + 1)(x 1)(x2 + 1) Az integrandus parciális törtekre bontása: Az egyenlőség csak akkor állhat fenn, ha azaz A=, B=, C=, D = 1 Ezek szerint:, Feladatok: 1 101 MAT4-16

Csabina Zoltánné Integrálszámítás szabályai és módszerei 2 103 3 105 4 107 5 109 43 MEGOLDÁSOK 1 2 3 4 5 6 7 vagy: 8 9 MAT4-17

Matematika példatár 4 2010 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 MAT4-18

Csabina Zoltánné Integrálszámítás szabályai és módszerei 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 MAT4-19

Matematika példatár 4 2010 33 vagy: 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 MAT4-20

Csabina Zoltánné Integrálszámítás szabályai és módszerei 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 MAT4-21

Matematika példatár 4 2010 58 59 60 vagy: 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 MAT4-22

Csabina Zoltánné Integrálszámítás szabályai és módszerei 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 MAT4-23

Matematika példatár 4 2010 83 84 85 86 87 mivel, ezért 88 89 MAT4-24

Csabina Zoltánné Integrálszámítás szabályai és módszerei 90 91 92 93 94 MAT4-25

Matematika példatár 4 2010 95 96 97 98 99 100 MAT4-26

Csabina Zoltánné Integrálszámítás szabályai és módszerei 101 102 103 Mivel az alábbiak szerint résztörtekre bontottunk: 1 MAT4-27

Matematika példatár 4 2010 105 106 107 108 MAT4-28

Csabina Zoltánné Integrálszámítás szabályai és módszerei 109 Irodalomjegyzék Csabina Z-né: Matematika, NymE, Geoinformatikai Kar Jegyzetsokszorosító Részleg, Székesfehérvár, 2002 Banach, S: Differenciál- és integrálszámítás, Tankönyvkiadó, Budapest, 1975 Bay L Juhász A-Szentelekiné Páles I: Matematikai analízis példatár, Bárczy B: Differenciálszámítás, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1970, Csernyák L : Analízis, Tankönyvkiadó, Budapest, 1992 Denkinger G : Analízis, Tankönyvkiadó, Budapest, 1980 Denkinger G Gyurkó L: Matematikai analízis, Feladatgyűjtemény, Kovács J Takács G Takács M: Analízis, Tankönyvkiadó, Budapest, 1986 Rejtő M Pach Zs Pálné Révész P : Matematika, Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, 1972 Szerényi Tibor : Analízis, Tankönyvkiadó, Budapest, 1985 BPGyemidovics: Matematikai analízis, feladatgyűjtemény, Tankönyvkiadó, Budapest, 1974 Varga O-Merza J-Sebestyén L : Matematika és példatár I/2, Tankönyvkiadó, Budapest, 1966 Tóth A : Analízis feladatok, ARÉV Nyomda Kft, Székesfehérvár, 2002 Csikós Pajor G: Matematikai analízis, Műszaki Főiskola, Szabadka, 2000 Fleiner B-Makai Zs: Integrálszámítás feladatgyűjtemény, MAT4-29