تحقیق مقاله انتگرال

5.         تابع اولیه

هر گاه معادله مشتق تابعی معلوم باشد وبخواهیم معادله اصلی تابع را تعیین کنیم این عمل را تابع اولیه می نامیم.

تعریف: تابع اولیه y = f(x)را تابعی مانند Y = F(x) + c می نامیم،هرگاه داشته باشییم:

                                               cعدد ثابت    (y = F(x) + c)' = y = f(x)

انتگرال نامعین

تعریف: هرگاه معادله دیفرانسیلی تابعی معلوم باشد و بخواهیم معادله اصلی تابع را معلوم کنیم این عمل راانتگرال نامعین نامیده و آن را با نماد انتگرال  نمایش می دهند.

بنا به تعریف نماد (فرمول در فایل اصلی قرار دارد.) را انتگرال نامعین نامیده و حاصل آن را تابعی مانند F(x) + c در نظر میگیریم هر گاه داشته باشیم:

           (فرمول در فایل اصلی قرار دارد.)                    

با شرط:

                       (F(x) + c)' = f(x)

اگر (فرمول در فایل اصلی قرار دارد.) پاد مشتق (فرمول در فایل اصلی قرار دارد.) باشد ، آنگاه (فرمول در فایل اصلی قرار دارد.) به ازای هر مقدار ثابت یک پاد مشتق f(x( است.زیرا اگر (فرمول در فایل اصلی قرار دارد.) آنگاه:

نکته

اگر (فرمول در فایل اصلی قرار دارد.) جوابی برای (فرمول در فایل اصلی قرار دارد.) باشد ، فرمول (فرمول در فایل اصلی قرار دارد.) همه جوابها را به دست می‌دهد.

انتگرال معین

بنا نه تعریف نماد (فرمول در فایل اصلی قرار دارد.) را انتگرال معین نامیده و حاصل آن را عددی به صورت زیر تعریف میکنیم:

                                 a

aوb را به ترتیب کرانهای بالا و پایین انتگرال مینامیم.

تابع انتگرال‌پذیر

اگر تابعی دارای انتگرال باشد به آن انتگرال‌پذیر گویند.

تعبیر هندسی انتگرال

از نظر هندسی انتگرال برابر است با مساحت سطح محصور زیر نمودار.

نکته! انتگرال نمودار سه بعدی(انتگرال سه گانه)معرف حجم محصور زیر نمودار است.

مثال

انتگرال یک تابع مثبت پیوسته در بازه (0,10) در واقع پیدا کردن مساحت محصور بین خطوط x=0 , x=10 و خم منحنی fx است. aو b نقاط ابتدا و انتهای بازه هستند و f تابعی انتگرال‌پذیر است و dx نمادی برای متغیر انتگرال گیری است.

(نمودار در فایل اصلی قرار دارد.)

نمایش گرافیکی انتگرال.

انتگرال یک تابع مساحت زیر نمودار آن تابع است.

انتگرال گیری

انتگرال گیری به معنی محاسبه سطح زیر نمودار با استفاده از روشها وقوانین انتگرال گیری است.

مهم‌ترین تعاریف در انتگرال

از مهم‌ترین تعاریف در انتگرال می‌توان از انتگرال ریمان و انتگرال لبگ (Lebesgue) است. انتگرال ریمان به‌وسیله برنهارد ریمان در سال 1854 ارائه شد که تعریف دقیقی را از انتگرال ارائه می‌داد تعریف دیگر را هنری لبگ ارائه داد که طبق این تعریف شرایط تعویض پذیری حد و انتگرال با شرط مساوی ماندن عبارت، ارائه می‌کرد. از دیگر تعاریف ارائه شده در زمینه انتگرال می‌توان به انتگرال Riemann-Stieltjes اشاره کرد. پس به طور خلاصه سه تعریف زیر از مهم‌ترین تعاریف انتگرال می باشند:

انتگرال ریمان

انتگرال لبگ

انتگرال ریمان-استیلتیس (تعمیم انتگرال ریمان)

اولین بار لایب نیتس نماد استانداردی برای انتگرال معرفی کرد. (فرمول در فایل اصلی قرار دارد.)   a و b نقاط ابتدا و انتهای بازه هستند و f تابعی انتگرال‌پذیر است و dx نمادی برای متغیر انتگرال گیری است.

از لحاظ تاریخی dx یک کمیت بی نهایت کوچک را نشان می‌دهد. هر چند در تئوریهای جدید، انتگرال گیری بر پایه متفاوتی پایه گذاری شده است

فرمول انتگرال کوشی

در ریاضیات، فرمول انتگرال کوشی، که به احترام آگوستین لوییز کوشی نامگذاری شده‌است، یک حکم اساسی در آنالیز مختلط است و این حقیقت را بیان می‌کند که یک (تابع هولومورفیک) (Holomorphic function) تعریف شده بر روی یک قرص، به طور کامل با مقادیرش بر روی حاشیهٔ قرص مشخص می‌شود. این فرمول همچنین می‌تواند برای ساده کردن انتگرال همهٔ مشتقات یک تابع تحلیلی به کار رود.

فرض کنید U یک زیر مجموعه باز از صفحه مختلط باشد، و f : U → یک تابع هلومورفیک باشد، و قرص

{D = { z : | z − z0| ≤ r تماما درون U قرار داشته باشد. و فرض کنید C دایره‌ای باشد که مرز D را تشکیل می‌دهد. آنگاه برای هر a در درون D داریم : 

(فرمول در فایل اصلی قرار دارد.)

که انتگرال کانتور (contour integral) در جهت پادساعتگرد گرفته شده‌است.

اثبات این حکم از قضیهٔ انتگرال کوشی استفاده می‌کند و مانند آن قضیه فقط به مشتق‌پذیر بودن f نیاز دارد. از فرمول می‌توان نتیجه گرفت که f در حقیقت باید بی‌نهایت بار به طور پیوسته مشتق‌پذیر باشد، با

(فرمول در فایل اصلی قرار دارد.)

برخی این عبارت را فرمول مشتق‌گیری کوشی می‌نامند. یک اثبات برای آن، نتیجهٔ فرعی این قضیه‌است که توابع هولومورفیک تحلیلی‌اند.

می‌توان دایرهٔ C را با هر منحنی تصحیح‌پذیر بسته‌ در U که هیچ تقاطعی نداشته باشد و پادشاعتگرد جهت‌دار باشد جایگزین کرد. فرمول برای هر نقطهٔ a از ناحیهٔ احاطه شده توسط این مسیر معتبر باقی می‌ماند. علاوه بر این، فقط در مورد قضیهٔ انتگرال کوشی، کافیست که f در ناحیه باز احاطه شده توسط منحنی، تحلیلی و بر حاشیهٔ آن پیوسته باشد.