Analisi Matematica 1 Ventiseiesima lezione Calcolo degli integrali prof. Claudio Saccon Dipartimento di Matematica Applicata, Via F. Buonarroti 1/C email: [email protected]web: http://www2.ing.unipi.it/ d6081/index.html Ricevimento: ogni luned` ı, dalle 9.00 alle 12.00 9 marzo 2010 Claudio Saccon (D.M.A.) Analisi Matematica 1 Ventiseiesima lezione[1cm]Calcolo degli integrali 9 marzo 2010 1 / 21
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Analisi Matematica 1Ventiseiesima lezione
Calcolo degli integrali
prof. Claudio Saccon
Dipartimento di Matematica Applicata, Via F. Buonarroti 1/Cemail: [email protected]
web: http://www2.ing.unipi.it/ d6081/index.htmlRicevimento: ogni lunedı, dalle 9.00 alle 12.00
9 marzo 2010
Claudio Saccon (D.M.A.) Analisi Matematica 1 Ventiseiesima lezione[1cm]Calcolo degli integrali9 marzo 2010 1 / 21
AntiderivataDefinizione (primitive)Sia f : [a,b]→ R una funzione. Diremo che un’altra funzione F : [a,b]→ R euna primitiva di f (o e un’antiderivata di f ) se F e derivabile in [a,b] e vale
F′(x) = f (x) ∀x ∈ [a,b].
TeoremaSupponiamo che f : [a,b]→ R abbia una primitiva F. Allora l’insieme di tuttele primitive di f e individuato dalla formula:
F1 primitiva di f ⇔ F1 = F + c, c ∈ R.
DIM
Notazione E uso indicare con il simbolo∫f (x)dx
(integrale indefinito di f ) l’insieme di tutte le primitive di f .Claudio Saccon (D.M.A.) Analisi Matematica 1 Ventiseiesima lezione[1cm]Calcolo degli integrali9 marzo 2010 16 / 21
Dunque se sappiamo che F′ = f (conosciamo una primitiva), si ha:∫f (x)dx = {F + c : c ∈ R}
(se f e definita su un intervallo !!). Per esempio:∫2xdx =
{x2 + c : c ∈ R
}.
Teorema (Teorema fondamentale del calcolo integrale)Supponiamo che f : [a,b]→ R sia continua e che F : [a,b]→ R sia unaprimitiva di f (cioe che F′ = f ). Allora∫ b
af (x)dx = F(b)−F(a)
(=: [F]ba = [F(x)]x=b
x=a
)DIM
Notiamo che per ora NON SAPPIAMO quali funzioni ammettano primitiva –vedremo poi che tutte le funzioni continue lo fanno.Sappiamo pero che, se troviamo esplicitamente una primitiva, allora siamo ingrado di calcolare esplicitamente l’integrale “definito”.
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Primitive notevoliFunzione Primitive Funzione Primitive
xα (α 6=−1)xα+1
α +1+ c ex ex + c
1x
ln(|x|)+ c1
cos2(x)tan(x)+ c
sin(x) −cos(x)+ c sinh(x) cosh(x)+ ccos(x) sin(x)+ c cosh(x) sinh(x)+ c
1√1− x2
arcsin(x)+ c1√
1+ x2arcsinh(x)+ c
11+ x2 arctan(x)+ c
1√x2−1
arccosh(x)+ c
Andrebbe notato che la costante c “dipende dall’intervallo”.
Ricordiamo anche che
sinh(x) :=ex− e−x
2, cosh(x) :=
ex + e−x
2.
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Oltre alla “tabella delle primitive” abbiamo a disposizione i seguenti teoremi.
Teorema (Integrazione per sostituzione)Sia f : [c,d]→ R una funzione continua e sia ϕ : [a,b]→ [c,d] derivabile conderivata continua. Allora∫ b
af (ϕ(t))ϕ ′(t)dt =
∫ϕ(b)
ϕ(a)f (x)dx. DIM
Teorema (Integrazione per parti)Siano f ,g,F,G quattro funzioni continue definite sull’intervallo [a,b].Supponiamo che
F′(x) = f (x), G′(x) = g(x) ∀x ∈ [a,b].
Allora∫ b
af (x)G(x)dx = [F(x)G(x)]x=b
x=a−∫ b
aF(x)g(x)dx. DIM
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Integrali proposti
Direttamente dal teorema fondamentale del calcolo integrale∫π
0sin(x)dx,
∫π
0cos(3x)dx,
∫π
0sin2(x)dx,
∫π
0cos2(2x)dx,∫
π/4
0tan(x)dx =
∫π
0
sin(x)cos(x)
dx.
Per sostituzione (con funzioni trigonometriche o iperboliche)∫ 1
0
√1− x2 dx,
∫ 1
0
√4− x2 dx,
∫ 1
0
√1+ x2 dx,
∫ 3
2
√x2−2dx.
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