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Matematica di quinta: integrali, Appunti di Matematica

integrali(definiti e indefiniti, metodo: sostituzione, per parti, frazioni; aree, volumi, valore medio, funzioni)

Tipologia: Appunti

2020/2021

In vendita dal 05/10/2021

anita-grossi-1
anita-grossi-1 🇮🇹

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bg1
Gli integrali
Una finzione F si dice primitiva di una funzione f in un intervallo I se è derivabile in I e per ogni x I la sua derivata in x è uguale a f(x),
cioè se F’(x) = f(x) per ogni x I
f(x) dx =F(x) +c
fun zion e
integranda primitiva della
fun zion e f
Le primitive di f su un intervallo
differiscono per una costante
indica la variabile rispetto a
cui si effettua l’integrazione
simbolo di
integrazione
L’integrazione è un operazione lineare
[f(x) + g(x)] dx = f(x) dx + g(x) dx k f(x) dx = k f(x) dx per ogni k R
Caratterizzazione delle primitive su un intervallo
Se F è una primitiva della funzione f in un intervallo I, allora l’insieme di tutte e sole le primitive di f in I è costituito dalle funzioni:
G(x)= F(x) + c al variare di c nell’insieme dei numeri reali
Se una funzione è continua in un intervallo [a,b], allora ammette primitiva in [a,b].
L’esistenza della primitiva può venire meno nel caso in cui la funzione non sia continua in [a,b]
Integrale indefinito
L’insieme di tutte le primitive di una funzione f si dice integrale indefinito della funzione f e si indica con il simbolo:
f(x) dx
che si legge integrale indefinito di f(x) in dx
E
E
s
s
ffff
.
of
c-
pf3
pf4
pf5
pf8
pf9
pfa

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Gli integrali

Una finzione F si dice primitiva di una funzione f in un intervallo I se è derivabile in I e per ogni x I la sua derivata in x è uguale a f(x),

cioè se

F’(x) = f(x) per ogni x I

f(x) dx = F(x)

c

funzione

integranda

primitiva della

funzione f

Le primitive di f su un intervallo

differiscono per una costante

indica la variabile rispetto a

cui si effettua l’integrazione

simbolo di

integrazione

L’integrazione è un operazione lineare

[f(x) + g(x)] dx = f(x) dx +

g(x) dx k f(x) dx = k f(x) dx per ogni k R

Caratterizzazione delle primitive su un intervallo

Se F è una primitiva della funzione f in un intervallo I, allora l’insieme di tutte e sole le primitive di f in I è costituito dalle funzioni:

G(x)= F(x) + c

al variare di c nell’insieme dei numeri reali

Se una funzione è continua in un intervallo [a,b], allora ammette primitiva in [a,b].

L’esistenza della primitiva può venire meno nel caso in cui la funzione non sia continua in [a,b]

Integrale indefinito

L’insieme di tutte le primitive di una funzione f si dice integrale indefinito della funzione f e si indica con il simbolo:

f(x) dx

che si legge integrale indefinito di f(x) in dx

E

E

s

s

f f f f

.

of

c-

Primitive delle funzioni elementari

k dx = kx + c

x dx =

x

+ c

x

dx = ln x + c

sin x dx = -cos x + c

cos x dx = sin x + c

cos x

dx =

(1+ tan x) dx = tan x + c

sin x

2 dx =

(1+ cot x) dx = -cot x + c

e dx =

x

e + c

x

a dx =

x

ln a

a

x

+ c

1 + x

dx = arctan x + c

1 + x

dx = arcsin x + c

Primitive di funzioni composte

x

ndx = -

(n - 1) x

n - 1

f’(x) g(f(x)) dx = g(f(x)) + c

f’(x) [f(x)] dx =

[f(x)]

+ c

f’(x)

f(x)

dx = ln f(x) + c

f’(x) cos f(x) dx = sin f(x) + c

f’(x) sin f(x) dx = -cos f(x) + c

f’(x)

cos f(x)

dx = tan f(x) + c

f’(x)

sin f(x)

dx = -cot f(x) + c

f’(x) e dx =

f(x)

e + c

f(x)

f’(x) a dx =

f(x)

ln a

+ c

a

f(x)

f’(x)

dx = arctan f(x) + c

1 + [f(x)]

f’(x)

dx = arcsin f(x) + c

1 - [f(x)]

I

J

a

1

g

/

g-

" "

1

s

' ' ' '

/

Se

"d×=1a.e

"

f

l

l

s

.

✗ +

/

.

a

1

I

c÷t÷a,

I 1

I

1

l

l

l I

D (f g) = f’ g + f g’

D (f g) dx = f’ g dx +

A(x)

B(x)

dx

A(x) deve avere grado inferiore di B(x)

A(x)=B(x) Q(x) + R(x)

Se A(x) è di grado maggiore:

B(x) Q(x)

B(x)

dx

R(x)

B(x)

dx

Q(x) dx

R(x)

B(x)

dx

f g’ dx f g’ dx = f g -

f’ g dx

METODODI

INTEGRAZIONE

PER

PARTI

faltore

derivaute

...

imtegriamo

,

J

.

J

.

J

.

ricauiovw

,

J

..

§

.

1

questa

f

g fathom

fimito

?e

cos

"

sin hfaltorefimito

n.lu

nosimt

now

[email protected]

.ir?zT-f1.sim2-dx)-Lfattonederiuato--1z(x.simx-Z-zfsim2xdx

=

tz

[ ✗ sin

2 ×+1-2652-

]

-1C

=

tzxsiuzx

4-

cos
2x + c

Es / ✗

tux

d×= tux

.

/

F-

¥dx=

12 × 2

.

tux

¥

  • c

METODO

DI

INTEGRAZIONE

PER FRAZIONI ON POUNOMI

quozieute

resto

1

.

'

'

' '

ACA

Bt)

EX

g

×

"

-2×3-

2 ×3+0+0 -

l

×

?

✗ -

/

dx +

/

dx

= ¥

/

1 ×-251.1 __ ¥

tuk

  • c
    • .¥9:•?ouentE

✗4+2× 3

RESTO

  • 1

g- ✗

g

3

-4×2+4×-

ox

-4×2+4×-

✗2-4×+

2-

ax + a /

DX

/

a- 4 ×+

d×=

)

×

  • z

)zd×

x3+a×i"-

(f)

"

l

l l

l

  • l

= ¥

fi

?id×=

    • c
f’(x)
f(x)
dx = ln f(x) + c
f’(x)

2

dx = arctan f(x) + c
1 + [f(x)]
DENOMINATOR
DI
PRIMO ARADO

J z×

,

,

dx

§

)

DX

=/

=

Zz

by

2 ×-

-1C

DENOMINATORE
NOEEINARORE NOM
. DI
DI SECONDO GRADO

DI PRIMO

antpo J

P ✗ +
DX
axztbxtc

GRADO ZERO / axztbxtc

I

se

f

PX -19 B

ax2+b×+cd× =/

¥

,

DX

1-

/ ✗

zdx

J

2 ×+3 2 ×+

,

2 ×+
× ,

=

A
1 ×-
B(

✗ +

A- + B)

  • A -
B

2+4×-

) (✗ +

x -

e)

=

+ 5) ( x -1 )

=

✗+ 5) ( x -1 )

>

2 ×+

__

G-

B) ×

  • A
-15ps

{

=

(

ATB)

=/

  • a+gB=z {

=

Z

B

dx

/

y

DX

= -

2+B+5B=

{

A- %

  • ,

d×=¥lu

✗ +

F-

he ✗ -1 + c

=¥ / ✗

+50×+5- /

t

B=%

EX

ME

/

2 × 2
  • ✗ +

AXZ -15×-1<=

a(

2+2×-1%1=

a(

  1. (

x

xz )=o

a-e) (✗

E)

d×=É §

/

×

?

d× -

¥ / ✗

Iz

dx

=

§

/

×

?

,

dx -

§

/

×

?qd×

=/ z(

Ex

E)

If

A- ( ✗

E)

+ B(

=

At B)

ÉA

B

{

AtB=

d- A-☐

{

A=
B
1 ×-1 ) ( ✗ +
E)
1 ×-1 ) ( ✗ +
E)

Izu

B)
  • B=3{ÑÉ%É

=

hzlulx-111-65-1×-

  • c

✗ ,=✗z

px

B

sea

.TL?IImio=/x#.*-/cx.x.pdx

Se

| ax

+ bxtc

→ éumauadrato

2x A

,×B+ , ,

=

A(×+D+B

{

A

{

A=

EX

§

¥+×z×+

,

DX

=)

=

✗ + I

1 ×+
A+B=

B.

2

=/

2

✗ + I

d× -

{ (

✗ + ,yzd×

=

✗ + ,

dx -

"

di-2.lu/x-l1-

  • ,

  • c

E×fg¥£+,d×

=/ +

?

,zd×

A
" A+A+B

{

LA¥= -

z {

FÉ%g=

.

}

3 ×+
B
( 3 ×+

=

(3×+1)

'

(3×-1)-

=

¥+ ,

dx

-73.3/(3×+1)

-2.3=

W/

3 ×+

c=1qlul3x

F- ¥

-1C

grado

O gradoe

^

DX

o

f

pxta

SE

| a×4b×+c

axztbx -1C

°×
EX

NIETO DO DEC

2

4-

=

E)

2

g

l

l

§ + ✗ +

,

DX =

MPLETAMENTO

^

d×=

Eg

)

y+zg(

✗ +

E)

2d× =

DEL QUADRAN

1 ×+1,5+

f.

(

E)

3-

°×

=/ 3- [1,1×+112+1]

f

,

f

Ers

§¥

i+¥(

+ E)

it

=

2 ¥

arctau

[

✗ +

E)

]

  • c

Gli integrali definiti

L’integrale è un’area dotata di segno

L’integrazione del seno tra 0 e 2 π è uguale a zero

Linearità

Proprietà

Primo teorema fondamentale del calcolo integrale

Sia f(x) una funzione continua in [a,b] e sia F(x) una sua primitiva in [a,b]. Allora:

yr

sx

b- a SOMMA DI

n

RIEMANN

b

'

n facciaio cresceren

,

cioén

→ a

'

som

tutte

' fail

A=f(c ;)

  • are ci

Cosi ✗

→ O s

)

)

) 1 i =L

i

a

1 diueuta continua

i.

a b

post

post

positive

MIG

negative

DISPAR

'

par,

FG)= 1 × 1

Se

ho

una fouzioie

  • a - a

dispariqucelsiasi

3

a)

=O

a)

= 2

[

liiutegraletra

a

3

e- a e- zero

0

i i

a

=

!

"

if

"

=o

I

:P

a

gb

=

gb

per ogni
HEIR

fb

a a

'

CE (a.b)

§

=)

"

C

i

a

= b a

DIM

FM

m

Fon)

- - -

a

= Xo

f- (b)
  • f- (a)

=

f- ( xn )
  • F(

Xo

) =F(xD
  • Fcxo)

Fcxz)

  • F- (a) +1=03 ) - Flxz ) - ....

b a

= "

D= ✗ n

i -

Flat

i

¥11111b

I

posse applicare

Lagrange

in

ogni

iuterualh

[

✗ i - i.

× ,]

m

F'

(g)

=

F i)¥i f(a.) s×=F(

×

F(✗ i.

e)

f-

(b)

F-

(a)

=

i ,

Fcc

?,×

Fcb )

Fla)

=/

bfcx

)dx

11

fail

ricouosco la

Somma

di Riemann

Aree

Volumi

Integrali a fette

V= S

Rotazione di figure piane

V=

METODO

DI

SOSTITUZLONE

ES 8

g)

× "

'

dx-t-nx-ix-l-Z-ldx-ztd.it se ✗ =3 → 1=-

sees

E. ,

ztot-zfti-1-ldt-zf.tt

=

ft

dt

-2%+1,4=2/01--2/

A-

dt=

t

'

I

?_?

0++5+1,01=-

  • hiatus

{

I

:B

{

;?{;÷¥¥¥=At+A+☒

:-B

2T

,

b

a

/

ffddx

§

ox

I

(g) dy

[ fly)dy g) dy

b

bl

=

a)

bfcxjoxtffcxldx

C

b

a

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a)

fcx)

glx

)

t

sopra

got

o destra

raltezza

DX

__b

tardiauosx - so

m

gb srfd.si

→ { Sircar)

sx

area

a

base

SH é un archio

b

s

a

se é

difficile

esplicitare

la ✗ V=2#

a)

bxifcxdx

Funzione integrale

Secondo teorema fondamentale del calcolo integrale

Sia f una funzione continua su [a,b] ed F : [a,b] ->R la funzione integrale associata a f, definita da:

Allora la F è derivabile (quindi continua) in [a,b] e risulta:

f

e- continua in Cab] Féuuafouzioue

integrate

in

[a,b

] =D

IR

FG)=§fct)dt

c-

[ais]

/

cost dt [

o.to/Eostdt--siut/I=siux-siu0--simxF(x)=simxQFCx)=aSF(t)dt

F'

G) =fC×)

per ogni

c- [a- b)

Dire

F'

x)

= him

F(×+h
FH

defiuizioue

dideriuata

= him

¥

[f.

"

Fct)

dt -

as Hot ]

=

h

h

h - so

th

Liu 1h

[

a)

fctldt

fctldt

f¥Hdt]=¥u

In

×S¥¥)dt →

valor medio

h→o

della fuuziolre
✗ + y
per

ilteroneua

del Vallone medio esislera una

Cn

(

sent

✗ + b)

tale

che f(Cn )

=

E f

fat

dt

him

ffch )

limit

della huxioue

e-

uguakallafoiiimedelliuite

f(

¥ 6 G)

✗ sane ✗ +0 →

cn=×

f-

(

X

→ F'

(e)

= f- (

x

h→o

f- (

t)

con

1- sostitu.to

coin