Найти в Дзене
Vseznayka

Практика. Математический анализ (Матан). Неберущиеся интегралы.

Мы не сдаём позиции и продолжаем разбирать интегралы, а точнее их подраздел - неберущиеся интегралы. Сегодня, вопреки интегралам мы столкнёмся ещё и с функциональными рядами. "Каким боком это относится к интегралам?" спросите вы. Долго не задерживаясь приступим к разъяснению. Сама фраза "неберущийся" должна настораживать. Ведь не может быть, что мы не сможем найти значение площади под кривой, только из-за того, что вычислить интеграл невозможно. Данной проблеме было найдено решение в теории функциональных рядов. Что любую функцию можно представить в виде суммы простейших функций, при условии, что на бесконечном интервале сумма этих функций будет равна исходной. Разложение функции делается, как правило с использованием ряда Тейлора или Маклорена. Ничего нет идеального, мы об этом знает. Вот и в нашем случае вычисление интеграла получается "не идеальным", иначе говоря, мы можем вычислить не конечное значение, а лишь приближённое. Стало понятно, всё зависит от количества частичных сумм
Мы не сдаём позиции и продолжаем разбирать интегралы, а точнее их подраздел - неберущиеся интегралы. Сегодня, вопреки интегралам мы столкнёмся ещё и с функциональными рядами. "Каким боком это относится к интегралам?" спросите вы. Долго не задерживаясь приступим к разъяснению.

Сама фраза "неберущийся" должна настораживать. Ведь не может быть, что мы не сможем найти значение площади под кривой, только из-за того, что вычислить интеграл невозможно. Данной проблеме было найдено решение в теории функциональных рядов. Что любую функцию можно представить в виде суммы простейших функций, при условии, что на бесконечном интервале сумма этих функций будет равна исходной. Разложение функции делается, как правило с использованием ряда Тейлора или Маклорена. Ничего нет идеального, мы об этом знает. Вот и в нашем случае вычисление интеграла получается "не идеальным", иначе говоря, мы можем вычислить не конечное значение, а лишь приближённое. Стало понятно, всё зависит от количества частичных сумм, которые мы возьмём из разложения подинтегральной функции. То есть, чем больше мы их возьмём, тем точнее значение площади. Общее представление мы получили, остаётся дело за малым, применить на практике.

Приведём таблицу разложений элементарных функций в ряд Тейлора.

Таблица не полная, но нам достаточно будет для освоения темы.
Таблица не полная, но нам достаточно будет для освоения темы.

Вот теперь, наконец можно приступить к разбору заданий.

Возьмём самый самый известный неберущийся интеграл, по совместительству первый замечательный предел (нет), по крайней мере функция та же.

Все вы его знаете, по крайней мере видели хоть раз в жизни.
Все вы его знаете, по крайней мере видели хоть раз в жизни.

Расправимся сейчас на раз два.

Расписали интеграл как произведение единицы делённой на "икс" и синуса, синус разложили в ряд Тейлора до третьего члена (для 0.001 больше брать не стоит), внесли замену, раскрыли скобки и посчитали все табличные интегралы, в итоге получилось 0.946 (калькулятор помог, к общему знаменателю приводить и считать столбиком мы не будем).
Расписали интеграл как произведение единицы делённой на "икс" и синуса, синус разложили в ряд Тейлора до третьего члена (для 0.001 больше брать не стоит), внесли замену, раскрыли скобки и посчитали все табличные интегралы, в итоге получилось 0.946 (калькулятор помог, к общему знаменателю приводить и считать столбиком мы не будем).

Оказалось всё не так уж и сложно. Рассмотрим ещё один известный интеграл. Не можем мы его пропустить однако.

Интеграл от экспоненты в степени "икс" в квадрате.
Интеграл от экспоненты в степени "икс" в квадрате.

Пределы интегрирования выбраны произвольно, но сути это не меняет.

Первым же делом расписываем функцию по таблице, через экспоненту в степени "икс", ничего больше нам не подходит. Можно сказать всё, остаётся только проинтегрировать и вычислить значение. Мы получили в ответе 2.914.
Первым же делом расписываем функцию по таблице, через экспоненту в степени "икс", ничего больше нам не подходит. Можно сказать всё, остаётся только проинтегрировать и вычислить значение. Мы получили в ответе 2.914.

И последний пример на сегодня. Встречайте...

А вот и всему любимый натуральный логарифм подъехал, нам прям повезло сегодня.
А вот и всему любимый натуральный логарифм подъехал, нам прям повезло сегодня.

Не будем затягивать, разделаемся с ним.

Пример того же уровня, что и прошлые. Раскладываем в ряд, тут уже маленько по другому, в плане, что дробь переворачивать приходится. Потом опять по накатанной работаем, ответ записали в виде дроби в этом случае есть такая возможность. Так как все дроби очень простые, труда не составляет их привести к общему знаменателю.
Пример того же уровня, что и прошлые. Раскладываем в ряд, тут уже маленько по другому, в плане, что дробь переворачивать приходится. Потом опять по накатанной работаем, ответ записали в виде дроби в этом случае есть такая возможность. Так как все дроби очень простые, труда не составляет их привести к общему знаменателю.
Вот и подошла к концу наша практика по неберущимся интегралам, как мы выяснили, не такие уж они и не неберущиеся. Разобрали несколько простейших примерчиков. Оставляйте в комментариях свои пожелания. Спасибо за внимание.

Другие темы: