Mine sisu juurde

Kasutaja:Margusmartsepp/kasutajaartiklid/Integraal

Allikas: Vikipeedia

Funktsiooni integraal on matemaatilise analüüsi üks põhimõisteid, ning tegemist on terminiga, mis üldistab integraale. Funktsiooni integraali leidmise protsessi kutsutakse integreerimiseks.

Definitsioonid[muuda | muuda lähteteksti]

Riemanni integraalid[muuda | muuda lähteteksti]

Määratud integraal lõigul
Riemanni integraalsumma ligikaudne arvväärtus leitakse ristkülikute summana.
Riemanni summa koondub, kui osalõike vähendada ükskõik mis viisil.

Riemanni geomeetrilise definitsiooni järgi - täidetakse graafi alune ala (funktsiooni ja x-telje vaheline ala) lõpmata paljude lõpmata kitsa laiusega ristkülikutega, mille pindalade summa piirväärtus on integraali ligikaudseks väärtuseks.

Funktsioon on integreeruv, kui ta on pidev ja tõkestatud kinnisel vahemikul (e. integreerimislõigus ).

Kus kehtib alljärgnev:

  • konkreetse ristküliku alus on
  • konkreetse ristküliku kõrgus on
  • ristkülikute kogus on
  • ja

Integreerimislõiguga integraali kutsutakse määratud integraaliks, üldistatud ehk ilma lõiguta integraali aga määramata integraaliks.

Osad funktsioonid ei lähene ühele kindlale väärtusele ja nende puhul ei saa Riemanni järgi integraalsummat leida.

Määratud integraal[muuda | muuda lähteteksti]

Määratud integraal (Riemanni integraali 1. klass), tuntud ka kui kumulatiivne summa ja kõvera alune pindala.
On integraal, mille funktsioon reaalarvu tüüpi muutuja korral on integreeruv kinnisel vahemikul , integreerides muutuja 'i järgi ja on võrdne funktsiooni algfunktsioon'iga rajal , mis on võrdne väärtuste vahega kohtadel ja . Määratud integraali ligikaudset väärtust saab arvutada vaid mitte päratutele integraalidele.[1]
 Pikemalt artiklis Määratud integraal
 Pikemalt artiklis Päratu integraal
 Pikemalt artiklis Newton-Leibnizi valem

Määramata integraal[muuda | muuda lähteteksti]

Määramata integraal (Riemann'i integraali 2. klass), tuntud ka kui tuletise pöördfunktsioon.
[2]
 Pikemalt artiklis Määramata integraal

Fundamentaalteoreemid[muuda | muuda lähteteksti]

  • Fundamentaalteoreem 1
  • Fundamentaalteoreem 2

Riemanni kordsed integraalid[muuda | muuda lähteteksti]

Kahekordne integraal[muuda | muuda lähteteksti]

Kolmekordnekordne integraal[muuda | muuda lähteteksti]

Esimest liiki joonintegraal[muuda | muuda lähteteksti]

Teist liiki joonintegraal[muuda | muuda lähteteksti]

Esimest liiki pindintegraal[muuda | muuda lähteteksti]

Teist liiki pindintegraal[muuda | muuda lähteteksti]

Green'i valem[muuda | muuda lähteteksti]

Pinna integraal
 Pikemalt artiklis Pinna integraal

Lebesgue integraal[muuda | muuda lähteteksti]

Lebesgue’i integraal


Omadused & tõestused[muuda | muuda lähteteksti]

Järgnevate omaduste tõestus, on saadaval:

Määramata integraal[muuda | muuda lähteteksti]

Kuna kehtivad homogeensus ja aditiivsus, saame järeldada, et määramata integraal on lineaarsuse omadus. [3]

Tuletise reeglitest olenevalt on funktsiooni ja integreerimiskonstandi tuletis 0:


  1. Funktsiooni tuletise integraal on algfunktsioon ja suvaline konstant (integreerimiskonstant).
  2. Funktsiooni muutuja kordaja reaalarvu saab integraalist välja tuua.
  3. Summa ja vahe korral on võimalik funktsioonid üksteisest lahti harutada kaheks integraaliks.

Määratud integraal[muuda | muuda lähteteksti]

Alljärgnev eeldab, et funktsioonid ja on ühtlaselt pidevad lõigul , ning antud lõigul on lokaalne maksimum ja lokaalne miinimum .


  1. Funktsiooni määratud integraal rajades -st -ni on võrdne algfunktsiooni väärtuse kohal b ja algfunktsiooni väärtuse kohal a vahega.
  2. Kui vahetada määratud integraali rajad, muutub märk integraali ees vastupidiseks.
  3. Kui funktsiooni lõigu pikkus on 0, ehk , siis integraali väärtus on 0.
  4. Funktsiooni muutuja kordaja reaalarvu saab integraali märgi alt välja tuua.
  5. Kahe funktsiooni summa või vahe määratud integraal on võrdne nende funktsioonide summa või vahe määratud integraalidega.
  6. Määratud integraali lõiku saab poolitada lõikudeks. See on tuntud, kui aditiivsuse omadus.
  7. Kui muutujat mille järgi integreeritakse ei leidu, on tegemist konstandiga, nimetagem seda . Määratud integraali puhul lihtsutub see:
  8. Funktsiooni määratud integraali absoluutväärtus on väiksem või võrdne selle funktsiooni absoluutväärtuse määratud integraalist.

Integreerimise meetodid[muuda | muuda lähteteksti]

Üldistatud astme valem[muuda | muuda lähteteksti]

Ositi integreerimine[muuda | muuda lähteteksti]

Asendusvõte[muuda | muuda lähteteksti]

...

Valemid ja joonised[muuda | muuda lähteteksti]

Alljärgnevalt on eeldatud, et:

  • on integreerimiskonstant

Määramata integraalid[muuda | muuda lähteteksti]

Triviaalsed integraalid[muuda | muuda lähteteksti]

Integaalide tabeli koostamisel on kasutatud elementaarfunktsioonide tuletiseid.

Trigonomeetrilised funktsioonid[muuda | muuda lähteteksti]

Lisaks eelnimetatule:

Hüperboolsed funktsioonid[muuda | muuda lähteteksti]

Mitte-elementaarsed integraalid[muuda | muuda lähteteksti]

Paljudel juhtudel ei ole elementaarfunktsioonide kaudu lõplikult väljendatav. Triviaalseimad näited on integraal geomeetrilise nurga jagatis 'ga ja 1 jagatis naturaallogaritmiga ist. Antud juhtudel eksisteerib vastus komplekstasandil, ehk lisandub imaginaartelg.

integraalsiinus

integraalkoosinus

integraallogaritm

Geomeetrlise nurga integreerimine[muuda | muuda lähteteksti]

Hüperpoolsete ja trigonomeetriliste funktsioonite integreerimisel kerkib palju sarnaseid probleeme. Sageli on otstarbekas enne hüperpoolsete funktsioonide integreerimist teisendada integreeritavat avaldist, kasutades mõnda järgnevatest valemitest[4].

Trigonomeetrilised valemid[muuda | muuda lähteteksti]

Järgnevate valemite tõestuse video, on saadaval: khanacadamy [ EN ]
 Pikemalt artiklis Trigonomeetrilised_funktsioonid

Hüperboolsed valemid[muuda | muuda lähteteksti]

 Pikemalt artiklis Hüperboolsed_funktsioonid
  • sinh(x)
 Pikemalt artiklis Hüperboolne_siinus
  • cosh(x)
 Pikemalt artiklis Hüperboolne_koosiinus
  • coth(x)
 Pikemalt artiklis Hüperboolne_kootangens
  • tanh(x)
 Pikemalt artiklis Hüperboolne_tangens

Joonised[muuda | muuda lähteteksti]

Mitte-elementaarsed integraalid[muuda | muuda lähteteksti]

Geomeetrlise nurgad[muuda | muuda lähteteksti]

Trigonomeetriliste funktsioonide standardkuju joonised[muuda | muuda lähteteksti]

Arkusfunktsioonide standardkuju joonised[muuda | muuda lähteteksti]

Hüperboolsete funktsioonide standardkuju joonised[muuda | muuda lähteteksti]

Areafunktsioonide standardkuju joonised[muuda | muuda lähteteksti]

Integraali rakendusi[muuda | muuda lähteteksti]

Integraali abil saab leida näiteks:

  • funktsiooni ja x-teljega piiratud ala neto pindala. Kui integraali võetakse x'i järgi, siis pindala mis on x-telje peal on positiivne ja x-telje all on negatiivne, st. täispindala saamiseks tuleb integraal alamlõikude summana arvutada, kus negatiivsetest pindaladest tuleb absoluutväärtus võtta.
  • Füüsikas kiirendust integreerides aja järgi saab kiiruse
  • Füüsikas hetkkiirust integreerides aja järgi saab siirde.

Materjalid[muuda | muuda lähteteksti]

Vaata ka[muuda | muuda lähteteksti]

Viited[muuda | muuda lähteteksti]

  1. WolframAlpha [EN] Otsingumootor, mis lahendab Mathematica programmeerimiskoodi sh. integraale. Lisaks vastusele luuakse joonis ja nupuvajutusega on võimalik genereerida määramata integraalile lahenduskäik selgitustega - nõnda nagu inimene integraale lahendab.
  2. Wolfram Integrator [EN] Võimaldab võhikutel ühekordse määramata integraali vastus leida, integreerides x'i järgi.
  3. PatrickJMT [EN] Suur kogus kvaliteetsed video loengud teemade / ülessannete kaupa, sh. integraale, ülikooli matemaatika kursuste kontekstis.
  4. KHANACADEMY [EN] Massiivne kogus haridus materjale sisu, sh. integraale. Võimaldab ka veebis ülessannete lahendamist, nende automaatne hindamist ja abi. Võitnud Google: Project 10^100[5] ja on Bill Gates'i lemmik õpetaja[6].

Kirjandus[muuda | muuda lähteteksti]

  • Tammeraid, Ivar (2001), Matemaatiline analüüs I : Elektrooniline õppevahend (1st ed.), TTÜ Kirjastus, ISBN 9985-59-289-1
  • Tammeraid, Ivar (2003), Matemaatiline analüüs II (1st ed.), TTÜ Kirjastus, ISBN 9985-59-366-9
  • Strang, Gilbert (1999), Calculus: Online Textbook (1st ed.), Wellesly-Cambridge Press, ISBN 9780961408824

Allikad[muuda | muuda lähteteksti]

  1. "Riemann integral: Määramatud integraal". 2011. Vaadatud 3. jaanuaril 2011.
  2. "Riemann integraal: Määramata integraal". 2011. Vaadatud 3. jaanuaril 2011.
  3. "Määramata integraali omadused". 2010. Vaadatud 28. detsembril 2010.
  4. Matemaatiline analüüs I - Ivar Tammeraid; lk 161.
  5. http://www.project10tothe100.com/index.html
  6. http://money.cnn.com/2010/08/23/technology/sal_khan_academy.fortune/index.htm