background image

1

Całka nieoznaczona

Definicja Założmy, że funkcja

f

jest funkcją rzeczywistą określoną

na pewnym przedziale. Każdą funkcję

F

, która spełnia w tym

przedziale warunek

F

0

(x) = (x),

nazywamy funkcją pierwotną do funkcji

f

.

Przykład

Wyznacz funkcję pierwotną do funkcji

(x) = cos x.

Ile różnych funkcji pierwotnych do funkcji

f

potrafisz wskazać?

background image

2

Fakt

• Jeżeli

F

jest funkcją pierwotną funkcji

f

w pewnym przedziale,

to dla dowolnej stałej

C ∈ R

funkcja

C

jest funkcją

pierwotną funkcji

f

.

• Zbiór wszystkich funkcji pierwotnych funkcji

f

, określonej w

pewnym przedziale, jest złożony z funkcji

Φ = C

, gdzie

C ∈ R

a

F

jest jakąkolwiek funkcją pierwotną funkcji

f

.

background image

3

Definicja

(Całki nieoznaczonej)

Jeżeli

F

jest funkcją pierwotną funkcji

f

w pewnym przedziale, to

zbiór wszystkich funkcji pierotnych nazywamy całką nieoznaczoną

funkcji

f

i oznaczamy symbolem

Z

(xdx.

Zatem

Z

(xdx (x) + C ,

gdzie

C ∈ R

a

F

jest jakąkolwiek funkcją pierwotną funkcji

f

.

Funkcję

f

nazywamy funkcją podcałkową, a

(xdx

wyrażeniem

podcałkowym.

Twierdzenie

Każda funkcja ciągła w pewnym przedziałe jest

całkowalna w tym przedziale (istnieje całka nieoznaczona tej funkcji).

background image

4

Własności Całki nieoznaczonej

Załóżmy, że funkcje

f

i

g

są ciągłe w pewnym przedziale.

Wówczas


Z

(xdx


0

(x,

Z

f

0

(xdx (x) + C ,

Z

a · f (xdx a ·

Z

(xdx ,

a ∈ R,

Z

 

(x) + g(x)

!

dx =

Z

(xdx +

Z

g(xdx.

background image

5

Całki nieoznaczone podstawowych funkcji elementarnych

Z

dx C

Z

a dx ax C

Z

x

α

dx =

x

α+1

α + 1

C

α 61

Z

1

x

dx = ln |x| C

Z

e

x

dx e

x

C

Z

a

x

dx =

a

x

ln a

C

background image

6

Z

sin x dx − cos C

Z

cos x dx = sin C

Z

1

cos

2

x

dx = tg C

Z

1

sin

2

x

dx ctg C

Z

1

1 + x

2

dx = arctg C

Z

1

− x

2

dx = arcsin C

background image

7

Przykłady

Z

3x

4

+ 2x

3

− 5x

2

+ 1

x

3

dx

Z

(2x

2

− 3)

x dx

Z

( 5 cos + 3 sin xdx

Z

ctg

2

x dx

Z




3e

x

4

1 + x

2

1

− x

2




dx

background image

8

Całkowanie przez podstawianie

Twierdzenie

Jeżeli

F

jest funkcją pierwotną funkcji

f

, to

Z

ϕ(x) ) ϕ

0

(xdx ϕ(x) ) + C,

gdzie o funkcjach

f, ϕ

i

ϕ

0

zakładamy, że są ciągłe i funkcja

ϕ(x)

jest odwracalna.

Zatem dla

ϕ(x)

mamy

Z

ϕ(x) ) ϕ

0

(xdx =

Z

dt ) + ϕ(x) ) + C.

Przykład

Oblicz całki:

background image

9

a)

Z

sin ax dx

b)

Z

cos ax dx

c)

Z

f

0

(x)

(x)

dx

d)

Z

tg x dx

e)

Z

x

1 + x

2

dx

)

Z

(ax b)

n

dx

g)

Z

sin

2

x dx

h)

Z

1

ln x

dx

i)

Z

e

cos x

sin x dx

j)

Z

x

3

s

− x

4

dx

k)

Z

arcsin x

− x

2

dx

l)

Z

e

2x

1 + e

4x

dx

background image

10

Całkowanie przez części

Twierdzenie

Załóżmy, że funkcje

f

i

g

są różniczkowalne w

pewnym przedziale. Wówczas

Z

(x· g

0

(xdx (x· g(x

Z

f

0

(x· g(xdx.

Przykład

Oblicz całki:

a)

Z

x e

−x

dx

b)

Z

x

2

cos 2x dx

c)

Z

ln x dx

d)

Z

arctg x dx

e)

Z

5+ 1

sin

2

x

dx

)

Z

e

ax

sin bx dx

g)

Z

e

ax

cos bx dx