Интегральное исчисление курс лекций Интегральное исчисление   

 

Методы интегрирования. Способ подстановки (замены переменных).

  Теорема: Если требуется найти интеграл , но сложно отыскать первообразную, то с помощью замены x = j(t) и dx = j¢(t)dt получается:

 

  Доказательство: Продифференцируем предлагаемое равенство:

По рассмотренному выше свойству №2 неопределенного интеграла:

f(x)dx = f[j(t)]j¢(t)dt

что с учетом введенных обозначений и является исходным предположением. Теорема доказана.

 

  Пример. Найти неопределенный интеграл .

Сделаем замену t = sinx, dt = cosxdt.

 

  Пример.

Замена  Получаем:

  Ниже будут рассмотрены другие примеры применения метода подстановки для различных типов функций.

 

 

Частная производная  вычисляется как производная от функции  по переменной  при условии, что .

Частная производная  вычисляется по  при условии, что .

Все правила и формулы дифференцирования функций одной переменной применимы для нахождения частных производных функции любого числа переменных.

Пример. Найти частные производные функции .

Решение. Считая, что  – независимая переменная, , находим:

.

Считая, что  – независимая переменная, а , находим:

Полным приращением функции  называется разность

.

Главная часть полного приращения функции , линейно зависящая от приращений независимых переменных  и , называется полным дифференциалом и обозначается . Если функция имеет непрерывные частные производные, то

  ,

где ,  – приращения независимых переменных, называемые их дифференциалами. С точностью до бесконечно малых величин высшего порядка относительно   и  верно равенство . Последнее применяется для нахождения приближенного значения функции в точке:

  .

Функция , где , , называется сложной функцией переменных . Для нахождения частных производных сложных функций используются следующие формулы:

, 

 .

Понятие матрицы появилось в средине ХIX века в работах У. Гамильтона, А.Кэли и Дж. Сильвестра. Фундаментальные результаты в теории матриц принадлежат К. Вейерштрассу, К. Жордану, Г. Фробениусу. Идея группы также принадлежит ХIX веку. Название «группа» появилось в работах Э. Галуа. Успех, который выпал на долю этой идеи в анализе, механике, геометрии и теоретической физике, явился основой бурного развития абстрактной алгебры и вторжения ее понятий в математику в первой половине ХХ века. Это вторжение связано с именами Р. Дедекинда, Д. Гильберта, Э. Нетер, Э. Атина.