A Riemann-integrál intervallumon I.

Hasonló dokumentumok
ANALÍZIS II. TÉTELBIZONYÍTÁSOK ÍRÁSBELI VIZSGÁRA

Kalkulus II. Beugró kérdések és válaszok 2012/2013 as tanév II. félév

Matematika A1a - Analízis elméleti kérdései

9. HATÁROZATLAN INTEGRÁL

Molnár Bence. 1.Tétel: Intervallumon értelmezett folytonos függvény értékkészlete intervallum. 0,ami ellentmondás uis. f (x n ) f (y n ) ε > 0

Laplace-transzformáció. Vajda István február 26.

f (ξ i ) (x i x i 1 )

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

ANALÍZIS II. DEFINÍCIÓK, TÉTELEK

Integr alsz am ıt as. 1. r esz aprilis 12.

FELVÉTELI VIZSGA, július 15.

0.1 Deníció. Egy (X, A, µ) téren értelmezett mérhet függvényekb l álló valamely (f α ) α egyenletesen integrálhatónak mondunk, ha

Improprius integrálás

Debreceni Egyetem. Kalkulus II. Gselmann Eszter

Improprius integrálás

KIEGÉSZÍTÉS A VONALINTEGRÁLHOZ

KALKULUS INFORMATIKUSOKNAK I.

Analízis II. harmadik, javított kiadás

2. NUMERIKUS INTEGRÁLÁS

VI. Deriválható függvények tulajdonságai

1. MECHANIKA-MOZGÁSTAN GYAKORLAT (kidolgozta: Szüle Veronika, egy. ts.) Matematikai összefoglaló

Többváltozós analízis gyakorlat

1. MECHANIKA-MOZGÁSTAN GYAKORLAT (kidolgozta: Szüle Veronika, egy. ts.) Matematikai összefoglaló

Numerikus módszerek 2.

Sorozatok, sorok, függvények határértéke és folytonossága Leindler Schipp - Analízis I. könyve + jegyzetek, kidolgozások alapján

5. Logaritmus. I. Nulladik ZH-ban láttuk: 125 -öt kapjunk. A 3 5 -nek a 3. hatványa 5, log. x Mennyi a log kifejezés értéke?

Formális nyelvek I/2.

Gazdasági matematika I. tanmenet

7. HATÁROZATLAN INTEGRÁL. 7.1 Definíció és alapintegrálok

BSc Analízis II. előadásjegyzet 2009/2010. tavaszi félév

Vektortér fogalma vektortér lineáris tér x, y x, y x, y, z x, y x + y) y; 7.)

Sorozatok. 5. előadás. Farkas István. DE ATC Gazdaságelemzési és Statisztikai Tanszék. Sorozatok p. 1/2

Analízis II. Analízis II. Beugrók. Készítette: Szánthó József. kiezafiu kukac gmail.com. 2009/ félév

4. Hatványozás, gyökvonás

Gyökvonás. Hatvány, gyök, logaritmus áttekintés

Funkcionálanalízis. n=1. n=1. x n y n. n=1

5. A logaritmus fogalma, a logaritmus azonosságai

Lajk o K aroly Kalkulus II. Debreceni Egyetem Matematikai es Informatikai Int ezet

1. Halmazelméleti alapok

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

5.1. A határozatlan integrál fogalma

AZ INTEGRÁLELMÉLET FEJLŐDÉSE RIEMANN ÓTA

GAZDASÁGI MATEMATIKA I.

a b a leghosszabb. A lapátlók által meghatározott háromszögben ezzel szemben lesz a

Házi feladatok megoldása. Automaták analízise, szintézise és minimalizálása. Házi feladatok megoldása. Házi feladatok megoldása

A valós számok halmaza

Absztrakt vektorterek

Numerikus integrálás. Szakdolgozat. Írta: Pásztor Nikolett Matematika BSc - matematikai elemz szakirány

1. Az integrál tégla-additivitása

MATEMATIKA 1. előadás jegyzet Földtudomány és Környezettan alapszakos hallgatók számára. Csomós Petra

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

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

f(x) vagy f(x) a (x x 0 )-t használjuk. lim melyekre Mivel itt ɛ > 0 tetszőlegesen kicsi, így a a = 0, a = a, ami ellentmondás, bizonyítva

Határozzuk meg, hogy a következő függvényeknek van-e és hol zérushelye, továbbá helyi szélsőértéke és abszolút szélsőértéke (

A határozott integrál fogalma és tulajdonságai

2010. október 12. Dr. Vincze Szilvia

Formális nyelvek. Aszalós László, Mihálydeák Tamás. Számítógéptudományi Tanszék. December 6, 2017

Valószínűségi változók. Várható érték és szórás

12. Határozatlan és határozott integrál

minden x D esetén, akkor x 0 -at a függvény maximumhelyének mondjuk, f(x 0 )-at pedig az (abszolút) maximumértékének.

Fraktálok. Hausdorff távolság. Czirbusz Sándor ELTE IK, Komputeralgebra Tanszék március 14.

ANALÍZIS III. ELMÉLETI KÉRDÉSEK

Analízis előadás és gyakorlat vázlat

Matematikai analízis. Editura Didactică şi Pedagogică

A fontosabb definíciók

A sorozat fogalma. függvényeket sorozatoknak nevezzük. Amennyiben az értékkészlet. az értékkészlet a komplex számok halmaza, akkor komplex

8n 5 n, Értelmezési tartomány, tengelymetszetek, paritás. (ii) Határérték. (iii) Első derivált, monotonitás,

4. előadás: A vetületek általános elmélete

Határozatlan integrál

Algebrai struktúrák, mátrixok

11. évfolyam feladatsorának megoldásai

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

Fraktálok. Kontrakciók Affin leképezések. Czirbusz Sándor ELTE IK, Komputeralgebra Tanszék. TARTALOMJEGYZÉK Kontrakciók Affin transzformációk

Metrikus terek, többváltozós függvények

Boros Zoltán február

Rekurzív sorozatok. SZTE Bolyai Intézet nemeth. Rekurzív sorozatok p.1/26

( x) XI. fejezet. Határozott integrál, terület és térfogat számítás. Elméleti áttekintés. A határozott integrál definícióját ld. a jegyzetben.

Mérték- és integrálelmélet

Matematika A1 vizsga elméleti kérdések

MATE-INFO UBB verseny, március 25. MATEMATIKA írásbeli vizsga

Alapfogalmak, valós számok Sorozatok, határérték Függvények határértéke, folytonosság A differenciálszámítás Függvénydiszkusszió Otthoni munka

lim 2 2 lim 2 lim 1 lim 3 4 lim 4 FOLYTONOSSÁG 1 x helyen? ( 2 a matek világos oldala Mosóczi András 4.1.? 4.5.? 4.2.? 4.6.? 4.3.? ? 4.8.?

BEVEZETÉS AZ ANALÍZISBE

f függvény bijektív, ha injektív és szürjektív is (azaz minden képhalmazbeli elemnek pontosan egy ısképe van)

Analízis I. beugró vizsgakérdések

12. Határozatlan és határozott integrál

Valós függvények tulajdonságai és határérték-számítása

Néhány szó a mátrixokról

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Exponenciális és Logaritmusos feladatok

Matematika A2 vizsga mgeoldása június 4.

A határozott integrál

GAZDASÁGI MATEMATIKA I.

Tekintsük az I (I R) intervallumon értelmezett f : I R függvényt. Ebben a

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

9. Exponenciális és logaritmusos egyenletek, egyenlőtlenségek

Egy látószög - feladat

GAZDASÁGI MATEMATIKA I.

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

Az előadás anyagának törzsrésze

Átírás:

A Riemnn-integrál intervllumon I. A htározott integrál foglm és kiszámítás Boros Zoltán Debreceni Egyetem, TTK Mtemtiki Intézet, Anĺızis Tnszék Debrecen, 2017. március 6.

Zárt intervllum felosztási A továbbikbn, b R, < b. Definíció Az [, b] intervllum egy P felosztásán olyn P véges hlmzt értünk, melyre {, b} P [, b]. H P n + 1 elemű és elemeit x 0, x 1,..., x n jelöli, kkor feltesszük, hogy = x 0 < x 1 <... < x n 1 < x n = b (zz P elemeit növekvőleg indexelve soroljuk fel). Megjegyzés: A felosztás áltl meghtározott részintervllumok nem feltétlenül egyenlő hosszúságúk. Péld: A [0, 1] intervllum felosztási például { 0, 1 }, { 0, 1 3, 1 }, { 0, 1 4, 1 2, 3 4, 1 }.

Alsó- és felső integrálközeĺıtő összegek Definíció. H f : [, b] R korlátos és P = { x j j = 0, 1,..., n } z [, b] intervllum egy felosztás (z előző definíció jelöléseivel), legyen m i = inf{f (t) t [x i 1, x i ]} = inf f ([x i 1, x i ]), M i = sup{f (t) t [x i 1, x i ]} = sup f ([x i 1, x i ]) (i = 1, 2,..., n), vlmint s(f, P) = m i (x i x i 1 ) i=1 [z f függvény P-hez trtozó lsó integrálközeĺıtő összege] és S(f, P) = M i (x i x i 1 ) [z f függvény P-hez trtozó felső integrálközeĺıtő összege]. i=1

Beosztások és összegek összevetései Definíció. H P 1 és P 2 felosztási [, b]-nek, zt mondjuk, hogy P 2 finomíts P 1 -nek, h P 1 P 2. A P 1 és P 2 közös finomítás P 1 P 2. Megjegyzés. H f : [, b] R korlátos és P 1 P 2 z [, b] felosztási, kkor s(f, P 1 ) s(f, P 2 ) és S(f, P 1 ) S(f, P 2 ). Így, h P 1 és P 2 tetszőleges felosztás (nem feltétlenül egymás finomítási), kkor s(f, P 1 ) s(f, P 1 P 2 ) S(f, P 1 P 2 ) S(f, P 2 ). Emitt { s(f, P) : P felosztás [, b]-nek } felülről korlátos, illetve { S(f, P) : P felosztás [, b]-nek } lulról korlátos.

Alsó és felső Drboux-integrál Definíció. H f : [, b] R korlátos, z I = I = b b f = sup{ s(f, P) P felosztás [, b]-nek } és f = inf{ S(f, P) P felosztás [, b]-nek } vlós számokt z f függvény ([, b] intervllumon vett) lsó, illetve felső Drboux-integráljánk nevezzük. Megjegyzés. b f b f.

Riemnn-integrálhtó függvény foglm Definíció. Azt mondjuk, hogy z f : [, b] R korlátos függvény Riemnn-integrálhtó ([, b]-n), h b f = b f. Ekkor z lsó illetve felső Drboux-integrálok közös értékét z f Riemnn-integráljánk nevezzük és b f vgy b f (x) dx módon jelöljük. R([, b]) jelöli z [, b]-n Riemnn-integrálhtó függvények hlmzát. Megjegyzés. Szokás htározott integrál elnevezés hsznált is. Vegyük észre, hogy htározott integrál (zz Riemnn-integrál) értéke h létezik egy vlós szám, tehát foglmilg lényegesen eltér htároztln integráltól, mi primitív függvények összessége (tehát egy függvény-cslád).

Beosztás szelekciój Definíció. Legyen P = { x j j = 0, 1,..., n } z [, b] intervllum egy felosztás (z első definíció jelöléseivel). Azt mondjuk, hogy τ = (t 1, t 2,..., t n ) P felosztás egy szelekciój, h x j 1 t j x j (j = 1,..., n). Továbbá, h f : [, b] R korlátos, kkor σ(f, P, τ) = f (t j ) (x j x j 1 ) számot z f függvénynek P felosztáshoz és nnk τ szelekciójához trtozó közbeeső integrál-közeĺıtő összegének nevezzük. Megjegyzés: s(f, P) σ(f, P, τ) S(f, P).

Newton Leibniz-tétel A Newton Leibniz-formul Legyen f : [, b] R Riemnn-integrálhtó és F : [, b] R folytonos függvény úgy, hogy x ], b[: F differenciálhtó x-ben és F (x) = f (x). Ekkor b f = F (b) F (). Megjegyzés. A tétel végén álló egyenlőség z úgynevezett Newton Leibniz-formul. Ez htározott integrál kiszámításánk problémáját visszvezeti primitív függvény (illetve htároztln integrál) kiszámításánk problémájár. Techniki okokból szokásos (z) F (b) F () = [F (x)] b = [F (x)] x=b x= jelölés hsznált.

A Newton Leibniz-tétel bizonyítás (1. oldl) Bizonyítás. Legyen P z [, b] egy tetszőleges felosztás ( fenti jelölésekkel). A Lgrnge-féle középérték-tétel szerint t j ]x j 1, x j [: F (x j ) F (x j 1 ) = F (t j )(x j x j 1 ) = f (t j )(x j x j 1 ) (j = 1,..., n), ezért τ = (t 1,..., t n ) egy szelekciój P-nek és F (b) F () = (F (x j ) F (x j 1 )) = f (t j )(x j x j 1 ) = σ(f, P, τ), továbbá m j f (t j ) M j (j = 1,..., n) mitt s(f, P) σ(f, P, τ) S(f, P), zz s(f, P) F (b) F () S(f, P).

A Newton Leibniz-tétel bizonyítás (2. oldl) Mivel P tetszőleges felosztás volt, ebből b f F (b) F () b dódik, miből f Riemnn-integrálhtóság mitt kpjuk z álĺıtást. Péld: e 1 1 x dx = [ln(x)]e 1 = ln(e) ln(1) = 1 0 = 1. f

A Riemnn-kritérium Definíció Legyen f : [, b] R korlátos és P z [, b] intervllum egy felosztás. Az ω(f, P) = S(f, P) s(f, P) vlós számot z f függvény P-hez trtozó oszcillálós összegének nevezzük. Riemnn-kritérium Egy f : [, b] R korlátos függvény kkor és csk kkor Riemnn-integrálhtó, h ε > 0 számhoz P felosztás [, b]-nek úgy, hogy ω(f, P) < ε.

Folytonos függvények integrálhtóság Definíció. A P = { x j j = 0, 1,..., n } felosztás (hol = x 0 < x 1 <... < x n 1 < x n = b) finomságán számot értjük. Tétel P = mx{ x j x j 1 j = 1,..., n } H f : [, b] R folytonos, kkor Riemnn-integrálhtó.

Bizonyítás (folyt. fv. integrálhtó) Legyen ε > 0. Mivel [, b] kompkt hlmz, f egyenletesen folytonos. Ezért létezik δ > 0 úgy, hogy h x, y [, b], x y < δ, kkor f (x) f (y) < ε 2 (b ). Legyen P = { x 0, x 1,..., x n } egy felosztás [, b]-nek úgy, hogy P < δ. Ekkor Tehát ω(f, P) = M j m j ε 2 (b ) (M j m j )(x j x j 1 ) (j = 1,..., n). ε 2 (b ) (x j x j 1 ) = ε 2 < ε.

Tétel Monoton függvények integrálhtóság H f : [, b] R monoton, kkor Riemnn-integrálhtó. Bizonyítás. Legyen pl. f monoton növekvő és ε > 0 tetszőleges. Ekkor, h P = { x 0, x 1,..., x n } olyn felosztás, melyre z igz, ε hogy P < f (b) f ()+1, kkor m j = f (x j 1 ) és M j = f (x j ) (j = 1,..., n), ezért ω(f, P) = (M j m j )(x j x j 1 ) = P [f (x j ) f (x j 1 )](x j x j 1 ) [f (x j ) f (x j 1 )] = P [f (b) f ()] ε [f (b) f ()] < ε. f (b) f () + 1

Ajánlott irodlom Ljkó Károly. Klkulus II. DE Mtemtiki Intézet, 2005. Ljkó Károly. Klkulus II. példtár DE Informtiki Intézet, 2004. Wlter Rudin. A mtemtiki nĺızis lpji Mûszki könyvkidó, Budpest, 1978.