ЕГЭ №9: определённый интеграл как площадь под графиком
Дальше
Формула Ньютона — Лейбница
Первообразная и интеграл · урок 2
Площадь криволинейной трапеции. Интеграл
Интегральные суммы и определённый интеграл
Криволинейная трапеция
f непрерывна и неотрицательна на [a;b]. Фигура, ограниченная графиком y=f(x), осью Ox и прямыми x=a, x=b, — криволинейная трапеция.
Если f — постоянная, это прямоугольник; если линейная — обычная трапеция (или треугольник). Для кривой нужен предельный переход.
Интегральные суммы
Sn=f(x0)Δx+f(x1)Δx+…+f(xn−1)Δx
Разобьём [a;b] на n равных частей длины Δx=nb−a точками a=x0<x1<…<xn=b и над каждой частью построим прямоугольник высотой f(xk).
Сумма их площадей Sn — интегральная сумма; при росте n ступенчатая фигура всё лучше приближает трапецию.
Пример (№ 6.27): f(x)=x на [0;1], высоты nk: Sn=n1(n1+n2+…+nn)=2nn+1→21 — площадь треугольника.
Площадь криволинейной трапеции — предел интегральных сумм при n→∞.
Определённый интеграл
∫abf(x)dx=n→∞limSn
Предел интегральных сумм непрерывной на [a;b] функции называют определённым интегралом от a до b; a и b — пределы интегрирования, f — подынтегральная функция.
Геометрический смысл: при f≥0 интеграл равен площади криволинейной трапеции. Если f≤0, интеграл равен этой площади со знаком минус.
∫aafdx=0; для постоянной ∫abCdx=C(b−a).
Для графиков из отрезков (ЕГЭ №9) интеграл считают как сумму площадей прямоугольников, треугольников и трапеций.
Никольский, № 6.27Пример 1
Функция y=x на отрезке [0;1]: отрезок делят на n равных частей, высоты прямоугольников берут в правых концах. Найдите S1, S2, S4 и предел Sn.
Sn=n1⋅n1+2+…+n=2n2n(n+1)=2nn+1.
S1=1, S2=43, S4=85.
Sn→21 — это площадь треугольника под прямой: ∫01xdx=21.
Ответ: 1; 43; 85; предел 21
ЕГЭ, задание 9Пример 2
На рисунке изображён график некоторой функции y=f(x). Пользуясь рисунком, вычислите определённый интеграл ∫15f(x)dx.
Интеграл равен площади под графиком от 1 до 5.
На [1;3] — прямоугольник 2×4=8; на [3;5] — треугольник 21⋅2⋅4=4.
Всего 8+4=12.
Ответ: 12
Главное
Интегральная сумма — площадь ступенчатой фигуры; её предел — интеграл.
∫abfdx при f≥0 — площадь криволинейной трапеции.
Ниже оси Ox площадь входит в интеграл со знаком минус.
Для ломаных графиков интеграл считаем по площадям простых фигур.