Upload
others
View
39
Download
4
Embed Size (px)
Citation preview
Matematika 1Integral
Katedra za matematiku, FSB
Zagreb, 2015.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 1 / 59
Ciljevi ucenja
Ciljevi ucenja za predavanja i vjezbe:
Uvod u beskonacne sume brojeva
Fizikalni pristup integralu: relativni i apsolutni putGeometrijski pristup integralu: povrsina ispod grafa funkcijeDefinicija odredenog integralaNewton-Leibnitzova formulaNepravi integral
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 2 / 59
Ciljevi ucenja
Ciljevi ucenja za predavanja i vjezbe:
Uvod u beskonacne sume brojevaFizikalni pristup integralu: relativni i apsolutni put
Geometrijski pristup integralu: povrsina ispod grafa funkcijeDefinicija odredenog integralaNewton-Leibnitzova formulaNepravi integral
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 2 / 59
Ciljevi ucenja
Ciljevi ucenja za predavanja i vjezbe:
Uvod u beskonacne sume brojevaFizikalni pristup integralu: relativni i apsolutni putGeometrijski pristup integralu: povrsina ispod grafa funkcije
Definicija odredenog integralaNewton-Leibnitzova formulaNepravi integral
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 2 / 59
Ciljevi ucenja
Ciljevi ucenja za predavanja i vjezbe:
Uvod u beskonacne sume brojevaFizikalni pristup integralu: relativni i apsolutni putGeometrijski pristup integralu: povrsina ispod grafa funkcijeDefinicija odredenog integrala
Newton-Leibnitzova formulaNepravi integral
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 2 / 59
Ciljevi ucenja
Ciljevi ucenja za predavanja i vjezbe:
Uvod u beskonacne sume brojevaFizikalni pristup integralu: relativni i apsolutni putGeometrijski pristup integralu: povrsina ispod grafa funkcijeDefinicija odredenog integralaNewton-Leibnitzova formula
Nepravi integral
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 2 / 59
Ciljevi ucenja
Ciljevi ucenja za predavanja i vjezbe:
Uvod u beskonacne sume brojevaFizikalni pristup integralu: relativni i apsolutni putGeometrijski pristup integralu: povrsina ispod grafa funkcijeDefinicija odredenog integralaNewton-Leibnitzova formulaNepravi integral
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 2 / 59
Sadrzaj
Sadrzaj:
1 Sume∗
2 IntegralPutovi i povrsineRelativni putDefinicija integrala i osnovni teoremOsnovni teorem infinitezimalnog racunaNeke osnovne primjene integralaNepravi integral
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 3 / 59
Sume∗
SUME∗
Sumu a1 + a2 + · · ·+ an−1 + an krace oznacavamo
n
∑i=1
ai
(citamo: ”suma od ai za i od 1 do n” )
Primjer 1.
a1 = 3, a2 = 5, a3 = 7, a4 = 6. Izracunajmo4
∑i=1
ai .
Rjesenje.4
∑i=1
ai = a1 + a2 + a3 + a4 = 21.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 4 / 59
Sume∗
SUME∗
Sumu a1 + a2 + · · ·+ an−1 + an krace oznacavamo
n
∑i=1
ai
(citamo: ”suma od ai za i od 1 do n” )
Primjer 1.
a1 = 3, a2 = 5, a3 = 7, a4 = 6. Izracunajmo4
∑i=1
ai .
Rjesenje.4
∑i=1
ai = a1 + a2 + a3 + a4 = 21.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 4 / 59
Sume∗
SUME∗
Sumu a1 + a2 + · · ·+ an−1 + an krace oznacavamo
n
∑i=1
ai
(citamo: ”suma od ai za i od 1 do n” )
Primjer 1.
a1 = 3, a2 = 5, a3 = 7, a4 = 6. Izracunajmo4
∑i=1
ai .
Rjesenje.4
∑i=1
ai = a1 + a2 + a3 + a4 = 21.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 4 / 59
Sume∗
Primjer 2.Izracunajte
1
3
∑i=−1
i2
2
4
∑j=2
(j2 + j
)
Rjesenje.
1
3
∑i=−1
i2 = (−1)2 + 02 + 12 + 22 + 32 = 15
2
4
∑j=2
(j2 + j
)= (22 + 2) + (32 + 3) + (42 + 4) = 38.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 5 / 59
Sume∗
Primjer 2.Izracunajte
1
3
∑i=−1
i2
2
4
∑j=2
(j2 + j
)
Rjesenje.
1
3
∑i=−1
i2 = (−1)2 + 02 + 12 + 22 + 32 = 15
2
4
∑j=2
(j2 + j
)= (22 + 2) + (32 + 3) + (42 + 4) = 38.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 5 / 59
Sume∗
Primjer 3.
Izracunajten
∑i=1
i .
Rjesenje.Oznacimo trazenu sumu slovom S :
S = 1 + 2 + · · ·+ (n−1) + nS = n + (n−1) + · · ·+ 2 + 1
⇒ 2S = (n + 1) + (n + 1) + · · ·+ (n + 1) + (n + 1)
⇒ 2S = n(n + 1)
⇒ S =n(n + 1)
2.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 6 / 59
Sume∗
Primjer 3.
Izracunajten
∑i=1
i .
Rjesenje.Oznacimo trazenu sumu slovom S :
S = 1 + 2 + · · ·+ (n−1) + nS = n + (n−1) + · · ·+ 2 + 1
⇒ 2S = (n + 1) + (n + 1) + · · ·+ (n + 1) + (n + 1)
⇒ 2S = n(n + 1)
⇒ S =n(n + 1)
2.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 6 / 59
Sume∗
Primjer 4.Izracunajte
1 Zbroj prvih 1000 prirodnih brojeva;2 8 + 9 + · · ·+ 38;
3
97
∑i=−2
(i + 2)
Rjesenje.
1 1 + 2 + · · ·+ 1000 = 1000·10012 = 500500;
2 8 + 9 + · · ·+ 38 = (1 + 2 + · · ·+ 38)− (1 + 2 + · · ·+ 7) = 38·392 − 7·8
2 =713;
3
97
∑i=−2
(i + 2) =99
∑j=0
j =99 ·100
2= 4950
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 7 / 59
Sume∗
Primjer 4.Izracunajte
1 Zbroj prvih 1000 prirodnih brojeva;2 8 + 9 + · · ·+ 38;
3
97
∑i=−2
(i + 2)
Rjesenje.
1 1 + 2 + · · ·+ 1000 = 1000·10012 = 500500;
2 8 + 9 + · · ·+ 38 = (1 + 2 + · · ·+ 38)− (1 + 2 + · · ·+ 7) = 38·392 − 7·8
2 =713;
3
97
∑i=−2
(i + 2) =99
∑j=0
j =99 ·100
2= 4950
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 7 / 59
Sume∗
Primjer 5.
Izracunajten−1
∑i=0
qi = 1 + q + · · ·qn−1.
Rjesenje.Oznacimo trazenu sumu slovom S :
S = 1 + q + · · ·+ qn−2 + qn−1
qS = q + · · ·+ qn−2 + qn−1 + qn
⇒ S−qS = 1−qn
⇒ (1−q)S = 1−qn
⇒ S =1−qn
1−q.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 8 / 59
Sume∗
Primjer 5.
Izracunajten−1
∑i=0
qi = 1 + q + · · ·qn−1.
Rjesenje.Oznacimo trazenu sumu slovom S :
S = 1 + q + · · ·+ qn−2 + qn−1
qS = q + · · ·+ qn−2 + qn−1 + qn
⇒ S−qS = 1−qn
⇒ (1−q)S = 1−qn
⇒ S =1−qn
1−q.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 8 / 59
Sume∗
Primjer 6.
Za |q|< 1 izracunajte∞
∑i=0
qi = 1 + q + · · ·qn + · · · .
Rjesenje.
1 + q + · · ·qn−1 =1−qn
1−q. Ako je |q|< 1, onda qn→ 0 kada n→ ∞, pa je
1 + q + q2 + q3 + · · ·= limn→∞
(1 + q + · · ·qn−1
)= lim
n→∞
1−qn
1−q=
11−q
.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 9 / 59
Sume∗
Primjer 6.
Za |q|< 1 izracunajte∞
∑i=0
qi = 1 + q + · · ·qn + · · · .
Rjesenje.
1 + q + · · ·qn−1 =1−qn
1−q. Ako je |q|< 1, onda qn→ 0 kada n→ ∞, pa je
1 + q + q2 + q3 + · · ·= limn→∞
(1 + q + · · ·qn−1
)= lim
n→∞
1−qn
1−q=
11−q
.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 9 / 59
Integral Putovi i povrsine
PUTOVI I POVRSINE
Ako se od trenutka t = a do trenutka t = b tijelo giba konstantnombrzinom v , onda ce u tom vremenskom intervalu proci put:
s(b)−s(a) = v(b−a)
∆s = v∆t
gdje je
s(b)−polozaj u trenutku bs(a)−polozaj u trenutku a∆s− razlika polozaja = prijedeni put
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 10 / 59
Integral Putovi i povrsine
PUTOVI I POVRSINE
Ako se od trenutka t = a do trenutka t = b tijelo giba konstantnombrzinom v , onda ce u tom vremenskom intervalu proci put:
s(b)−s(a) = v(b−a)
∆s = v∆t
gdje je
s(b)−polozaj u trenutku bs(a)−polozaj u trenutku a∆s− razlika polozaja = prijedeni put
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 10 / 59
Integral Putovi i povrsine
PUTOVI I POVRSINE
U v − t dijagramu to izgleda ovako:
v
t
∆s
a b
∆t
Prijedeni put u vremenskom intervalu [a,b] prikazan je povrsinomizmedu tog intervala i grafa od v .
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 11 / 59
Integral Putovi i povrsine
Ako se brzina skokovito mjenja vrijedi slicno:v
t∆s1
t1 t2
∆s2
∆s3
∆s4
t3 t4 t5∆t1 ∆t2 ∆t3 ∆t4
v1
v2
v3
v4
s(b)−s(a) =4
∑i=1
vi∆ti ← povrsina ispod grafa nad segmentom [a,b]
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 12 / 59
Integral Putovi i povrsine
Ako se brzina mjenja kontinuirano mozemo ju odozdo i odozgoaproksimirati skokovitim brzinama:
v
ta b
∑j
dj∆tj ≤ s(b)−s(a)≤∑i
gi∆ti
∑j
dj∆tj . . .donja suma
∑i
gi∆ti . . .gornja suma
s(b)−s(a) . . .prijedeni put
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 13 / 59
Integral Putovi i povrsine
Primjer 7.Brzina auta u razdoblju od jednog sata izgledala je ovako (u km/h)
72≤ v ≤ 81 za 0≤ t ≤ 1/378≤ v ≤ 93 za 1/3≤ t ≤ 2/390≤ v ≤ 99 za 2/3≤ t ≤ 1
Procjenite prijedeni put.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 14 / 59
Integral Putovi i povrsine
Rjesenje.Donja suma predstavlja procjenu donje mede za prijedeni put:
72 · 13
+ 78 · 13
+ 90 · 13
= 80km.
Gornja suma predstavlja procjenu gornje mede za prijedeni put:
81 · 13
+ 93 · 13
+ 99 · 13
= 91km.
Dakle,80km≤ s(1)−s(0)≤ 81km.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 15 / 59
Integral Relativni put
Relativni put
Do sada smo proucavali samo slucajeve za koje je v > 0.Sto kada je v < 0?
Tada je smjer gibanja suprotan. Udaljenost od pocetnog polozaja rasteza v > 0 i pada za v < 0.Formula
s(b)−s(a) =4
∑i=1
vi∆ti
i dalje odreduje razliku polozaja u trenutku b i trenutku a, ali to sadanije ukupni prijedeni put nego relativni put.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 16 / 59
Integral Relativni put
Relativni put
Do sada smo proucavali samo slucajeve za koje je v > 0.Sto kada je v < 0?Tada je smjer gibanja suprotan. Udaljenost od pocetnog polozaja rasteza v > 0 i pada za v < 0.Formula
s(b)−s(a) =4
∑i=1
vi∆ti
i dalje odreduje razliku polozaja u trenutku b i trenutku a, ali to sadanije ukupni prijedeni put nego relativni put.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 16 / 59
Integral Relativni put
Relativni put
∆s = relativni put
s
U v − t dijagramu: relativni put=relativna povrsina
v
t
v1
v2
v3
+
−
+
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 17 / 59
Integral Relativni put
I puteve i povrsine aproksimativno racunamo pomocu donjih i gornjihsuma.
Tocna vrijednost je ona koja je tocno izmedu svih donjih i svih gornjihsuma.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 18 / 59
Integral Definicija integrala i osnovni teorem
DEFINICIJA INTEGRALA I OSNOVNI TEOREM
Integral funkcije f (x) na intervalu [a,b]
b∫a
f (x)dx
je jedinstven broj (ako takav postoji) koji je smjesten izmedu svihdonjih i svih gornjih suma za funkciju f nad [a,b].
Dakle, povrsine i putovi su primjeri integrala.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 19 / 59
Integral Definicija integrala i osnovni teorem
DEFINICIJA INTEGRALA I OSNOVNI TEOREM
Integral funkcije f (x) na intervalu [a,b]
b∫a
f (x)dx
je jedinstven broj (ako takav postoji) koji je smjesten izmedu svihdonjih i svih gornjih suma za funkciju f nad [a,b].
Dakle, povrsine i putovi su primjeri integrala.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 19 / 59
Integral Definicija integrala i osnovni teorem
Primjer 8.Zapisimo sljedece relativne povrsine kao integrale:
y
x−1 2
y = x2
y
x0 2
2
Rjesenje.2∫−1
x2dx ,2∫
0
2dx
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 20 / 59
Integral Definicija integrala i osnovni teorem
Primjer 8.Zapisimo sljedece relativne povrsine kao integrale:
y
x−1 2
y = x2
y
x0 2
2
Rjesenje.2∫−1
x2dx ,2∫
0
2dx
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 20 / 59
Integral Definicija integrala i osnovni teorem
Primjer 9.Zapisimo sljedece relativne povrsine kao integrale:
y
x
y = x3
−0.51
y
x
y = cosx
π2
π 3π2
1
Rjesenje.
1∫−0.5
x3dx ,
3π
2∫0
cosxdx
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 21 / 59
Integral Definicija integrala i osnovni teorem
Primjer 9.Zapisimo sljedece relativne povrsine kao integrale:
y
x
y = x3
−0.51
y
x
y = cosx
π2
π 3π2
1
Rjesenje.
1∫−0.5
x3dx ,
3π
2∫0
cosxdx
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 21 / 59
Integral Definicija integrala i osnovni teorem
Zadatak 1.Zapisite sljedece relativne povrsine kao integrale:
y
x−2 2
y = −x2 + 4
4
y
x−4 −2
y = 12x+ 1
1
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 22 / 59
Integral Definicija integrala i osnovni teorem
Zadatak 2.Zapisite sljedece relativne povrsine kao integrale:
y
x
2
1
y = (x− 1)(x− 2)
2
y
xπ2
π
y = sinx
3π2
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 23 / 59
Integral Definicija integrala i osnovni teorem
Primjer 10.
Procjenite integral2∫
1
1x
dx gornjom i donjom sumom.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 24 / 59
Integral Definicija integrala i osnovni teorem
Rjesenje.
y
x1 6
575
85
95
2
y =1
x
Gornja suma:
55· 15
+56· 15
+57· 15
+58· 15
+59· 15
=15
+16
+17
+18
+19
= 0.745634921
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 25 / 59
Integral Definicija integrala i osnovni teorem
Rjesenje.
y
x1 6
575
85
95
2
y =1
x
1
5/6
5/7
5/85/9
1/2
Donja suma:
56· 15
+57· 15
+58· 15
+59· 15
+5
10· 15
=16
+17
+18
+19
+1
10= 0.645635
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 26 / 59
Integral Definicija integrala i osnovni teorem
Rjesenje.Dakle
0.645635 <
2∫1
1x
dx < 0.745634921.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 27 / 59
Integral Osnovni teorem infinitezimalnog racuna
OSNOVNI TEOREM INFINITEZIMALNOG RACUNA(NEWTON-LEIBNITZOVA FORMULA)
Odredivanje integrala funkcije f na intervalu [a,b] radimo u dva koraka:
1 Nademo antiderivaciju F funkcije f (F ′ = f )
2 Izracunamo F (x)∣∣∣ba
b∫a
f (x)dx = F (x)∣∣∣ba
= F (b)−F (a)
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 28 / 59
Integral Osnovni teorem infinitezimalnog racuna
OSNOVNI TEOREM INFINITEZIMALNOG RACUNA(NEWTON-LEIBNITZOVA FORMULA)
Odredivanje integrala funkcije f na intervalu [a,b] radimo u dva koraka:
1 Nademo antiderivaciju F funkcije f (F ′ = f )
2 Izracunamo F (x)∣∣∣ba
b∫a
f (x)dx = F (x)∣∣∣ba
= F (b)−F (a)
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 28 / 59
Integral Osnovni teorem infinitezimalnog racuna
Primjer 11.Izracunati integral
2∫0
(2u2 + 3√
u)du
Primjer 12.Izracunati integral
π∫0
sinxdx
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 29 / 59
Integral Osnovni teorem infinitezimalnog racuna
Primjer 11.Izracunati integral
2∫0
(2u2 + 3√
u)du
Primjer 12.Izracunati integral
π∫0
sinxdx
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 29 / 59
Integral Osnovni teorem infinitezimalnog racuna
Zadatak 3.Izracunajte sljedece neodredene integrale:
1
∫ (3x2− 1
x
)(x + 1)dx
2
∫ x2−x + 2√x
dx
3
∫cos(2x + 1)dx
4
∫ (3sinx− 2
sin2 x
)dx
5
∫ (ex +
2x−x2
)dx
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 30 / 59
Integral Osnovni teorem infinitezimalnog racuna
Zadatak 3.Izracunajte sljedece neodredene integrale:
1
∫ (3x2− 1
x
)(x + 1)dx R. 3
4x4−x + x3− ln |x |+ C
2
∫ x2−x + 2√x
dx R. 25x5/2− 2
3x3/2 + 4x1/2 + C
3
∫cos(2x + 1)dx R. 1
2 sin(2x + 1) + C
4
∫ (3sinx− 2
sin2 x
)dx R. −3cosx + 2ctgx + C
5
∫ (ex +
2x−x2
)dx R. ex + 2ln |x |− x3
3 + C
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 30 / 59
Integral Osnovni teorem infinitezimalnog racuna
Zadatak 4.Izracunajte sljedece odredene integrale:
1
0∫−1
(4x3− 3
√x)
dx
2
4∫1
3x−1√x
dx
3
π
2∫0
(cosx + sinx)dx
4
2∫− 1
2
e2x+1dx
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 31 / 59
Integral Osnovni teorem infinitezimalnog racuna
Zadatak 4.Izracunajte sljedece odredene integrale:
1
0∫−1
(4x3− 3
√x)
dx R. − 14
2
4∫1
3x−1√x
dx R. 12
3
π
2∫0
(cosx + sinx)dx R. 2
4
2∫− 1
2
e2x+1dx R. 12(e5−1)
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 31 / 59
Integral Osnovni teorem infinitezimalnog racuna
Vazno je uociti da vrijedi
b∫a
f (x)dx =−a∫
b
f (x)dx
a∫a
f (x)dx = 0
Npr.0∫
2
f (x)dx =−2∫
0
f (x)dx
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 32 / 59
Integral Neke osnovne primjene integrala
Neke osnovne primjene integrala
Primjer 13.Kolika je povrsina zelenog podrucja?
y
x−1 1
y = −x2 + 2
y = x2
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 33 / 59
Integral Neke osnovne primjene integrala
Povrsina nad intervalom [a,b] smjestena izmedu grafova y = f (x) iy = g(x) je
b∫a
(f (x)−g(x))dx
y
x
f(x)−
g(x)
xa b
dx
y = f(x)
y = g(x)
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 34 / 59
Integral Neke osnovne primjene integrala
Zadatak 5.Izracunaj povrsinu podrucja omedenog grafovima funkcija:
y = x2 i y =√
x .
Rjesenje.
y
x1
1∫0
(√x−x2
)dx =
13.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 35 / 59
Integral Neke osnovne primjene integrala
Zadatak 5.Izracunaj povrsinu podrucja omedenog grafovima funkcija:
y = x2 i y =√
x .
Rjesenje.
y
x1
1∫0
(√x−x2
)dx =
13.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 35 / 59
Integral Neke osnovne primjene integrala
Zadatak 6.Izracunaj povrsinu podrucja omedenog grafovima funkcija:
y = sinx , y = cosx , 0≤ x ≤ π
4.
Rjesenje.
y
xπ4
π
4∫0
(cosx−sinx)dx =√
2−1.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 36 / 59
Integral Neke osnovne primjene integrala
Zadatak 6.Izracunaj povrsinu podrucja omedenog grafovima funkcija:
y = sinx , y = cosx , 0≤ x ≤ π
4.
Rjesenje.
y
xπ4
π
4∫0
(cosx−sinx)dx =√
2−1.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 36 / 59
Integral Neke osnovne primjene integrala
Zadatak 7.Izracunaj povrsinu podrucja omedenog grafovima funkcija:
x = y2, x = 1 +12
y2.
Rjesenje.
y
x
√2
−√2
√2∫
−√
2
(1 +
12
y2−y2)
dy =43
√2.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 37 / 59
Integral Neke osnovne primjene integrala
Zadatak 7.Izracunaj povrsinu podrucja omedenog grafovima funkcija:
x = y2, x = 1 +12
y2.
Rjesenje.
y
x
√2
−√2
√2∫
−√
2
(1 +
12
y2−y2)
dy =43
√2.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 37 / 59
Integral Neke osnovne primjene integrala
Zadatak 8.Izracunaj povrsinu podrucja omedenog krivuljama:
x = y2 i y = x−2.
Rjesenje.
y
x
−1
2
2∫−1
(y + 2−y2
)dy =
92.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 38 / 59
Integral Neke osnovne primjene integrala
Zadatak 8.Izracunaj povrsinu podrucja omedenog krivuljama:
x = y2 i y = x−2.
Rjesenje.
y
x
−1
2
2∫−1
(y + 2−y2
)dy =
92.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 38 / 59
Integral Neke osnovne primjene integrala
Zadatak 9.Izracunaj povrsinu podrucja omedenog:
y =1x2 i 14x + 9y = 43.
Rjesenje.y
x
12
3
3∫12
(43−14x
9− 1
x2
)dx =
12536
.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 39 / 59
Integral Neke osnovne primjene integrala
Zadatak 9.Izracunaj povrsinu podrucja omedenog:
y =1x2 i 14x + 9y = 43.
Rjesenje.y
x
12
3
3∫12
(43−14x
9− 1
x2
)dx =
12536
.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 39 / 59
Integral Neke osnovne primjene integrala
Zadatak 10.Izracunaj povrsinu podrucja izmedu krivulja:
y = x i y = x2, za x ∈ [−1,1].
Rjesenje.y
x−1 1
0∫−1
(x2−x
)dx +
1∫0
(x−x2
)dx = 1.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 40 / 59
Integral Neke osnovne primjene integrala
Zadatak 10.Izracunaj povrsinu podrucja izmedu krivulja:
y = x i y = x2, za x ∈ [−1,1].
Rjesenje.y
x−1 1
0∫−1
(x2−x
)dx +
1∫0
(x−x2
)dx = 1.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 40 / 59
Integral Neke osnovne primjene integrala
Sjetimo se veze puta s i brzine v :
∆s = s(b)−s(a) =
b∫a
v(t)dt
Isto vrijedi za bilo koju velicinu V (x) i njezinu brzinu promjenedVdx
:
∆V = V (b)−V (a) =
b∫a
V ′(x)dx
∆V . . . . . . ukupna promjena od x = a do x = bV ′(x) . . . . . . brzina promjene u odnosu na x
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 41 / 59
Integral Neke osnovne primjene integrala
Primjer 14.Bazen se puni vodom od pocetnog trenutka t = 0 brzinom12(t2 + t)`/min. Dakle, brzina punjenja raste, ali samo dok ne dostignebrzinu od 1320`/min. Od tog momenta brzina ostaje konstantna.
1 S koliko vode se bazen napuni do tog trenutka?2 Koliko vremena treba da se napuni bazen od 783400`?
Rjesenje.Maksimalna brzina se postize u trenutku t za koji vrijedi:
12(t2 + t) = 1320⇒ t = 10min
Dakle brzina punjenja je:
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 42 / 59
Integral Neke osnovne primjene integrala
Primjer 14.Bazen se puni vodom od pocetnog trenutka t = 0 brzinom12(t2 + t)`/min. Dakle, brzina punjenja raste, ali samo dok ne dostignebrzinu od 1320`/min. Od tog momenta brzina ostaje konstantna.
1 S koliko vode se bazen napuni do tog trenutka?2 Koliko vremena treba da se napuni bazen od 783400`?
Rjesenje.Maksimalna brzina se postize u trenutku t za koji vrijedi:
12(t2 + t) = 1320⇒ t = 10min
Dakle brzina punjenja je:
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 42 / 59
Integral Neke osnovne primjene integrala
Rjesenje-nastavak.
f (t) =
{12(t2 + t), 0≤ t ≤ 10;
1320, t > 10.
f(t)
t10 x
1320
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 43 / 59
Integral Neke osnovne primjene integrala
Rjesenje-nastavak.
1
10∫0
12(t2 + t)dt = (4t3 + 6t2)∣∣∣10
0= 4600`
2 Trenutak x u kojem se napuni 783400` :
783400 =
x∫0
f (t)dt =
10∫0
12(t2 + t)dt +
x∫10
1320dt = 4600 + 1320(x−10)
⇒ x = 600min = 10h.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 44 / 59
Integral Neke osnovne primjene integrala
Zadatak 11.Brzina gibanja cestice u trenutku t iznosi
v(t) = 3t2 + 2t + 1m/s.
Odredite put koji je cestica prosla:1 u prvih 10s2 izmedu cetvrte i pete sekunde?
Rjesenje.1 ∆s = s(10)−s(0) = 1110m2 ∆s = s(5)−s(4) = 71m.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 45 / 59
Integral Neke osnovne primjene integrala
Zadatak 11.Brzina gibanja cestice u trenutku t iznosi
v(t) = 3t2 + 2t + 1m/s.
Odredite put koji je cestica prosla:1 u prvih 10s2 izmedu cetvrte i pete sekunde?
Rjesenje.1 ∆s = s(10)−s(0) = 1110m2 ∆s = s(5)−s(4) = 71m.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 45 / 59
Integral Neke osnovne primjene integrala
Zadatak 12.Brzina gibanja cestice u trenutku t iznosi
v(t) = 12t−3t2m/s.
1 Odredite put koji je cestica prosla od pocetka gibanja dozaustavljanja
2 koliki je relativni put izmedu druge i pete sekunde?
Rjesenje.1 ∆s = s(4)−s(0) = 32m2 ∆s = s(5)−s(2) = 9m.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 46 / 59
Integral Neke osnovne primjene integrala
Zadatak 12.Brzina gibanja cestice u trenutku t iznosi
v(t) = 12t−3t2m/s.
1 Odredite put koji je cestica prosla od pocetka gibanja dozaustavljanja
2 koliki je relativni put izmedu druge i pete sekunde?
Rjesenje.1 ∆s = s(4)−s(0) = 32m2 ∆s = s(5)−s(2) = 9m.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 46 / 59
Integral Neke osnovne primjene integrala
Zadatak 13.Akceleracija cestice u trenutku t iznosi
a(t) = 3t2−1m/s2.
Kolika je ukupna promjena brzine izmedu trece i pete sekunde.
Rjesenje.∆v = 96m/s.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 47 / 59
Integral Neke osnovne primjene integrala
Zadatak 13.Akceleracija cestice u trenutku t iznosi
a(t) = 3t2−1m/s2.
Kolika je ukupna promjena brzine izmedu trece i pete sekunde.
Rjesenje.∆v = 96m/s.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 47 / 59
Integral Neke osnovne primjene integrala
Zadatak 14.Balon u obliku kugle, napuhuje se brzinom od
v(t) = 5t−0.5`/s.
Koliko se ukupno promjeni volumen izmedu prve i cetvrte sekunde?
Rjesenje.∆V = 36`.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 48 / 59
Integral Neke osnovne primjene integrala
Zadatak 14.Balon u obliku kugle, napuhuje se brzinom od
v(t) = 5t−0.5`/s.
Koliko se ukupno promjeni volumen izmedu prve i cetvrte sekunde?
Rjesenje.∆V = 36`.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 48 / 59
Integral Nepravi integral
Nepravi integral
(A) Nad neomedenim intervalom:y
xa b→
y = f(x)
∞∫a
f (x)dx = (def ) = limb→∞
b∫a
f (x)dx
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 49 / 59
Integral Nepravi integral
Primjer 15.Izracunajte:
(a)∞∫
1
1x2 dx
(b)∞∫
1
1√x
dx
(c)∞∫
1
1x
dx
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 50 / 59
Integral Nepravi integral
Rjesenje.(a)
y
x
1 b→
y = 1x2
∞∫1
1x2 dx = lim
b→∞
b∫1
1x2 dx = lim
b→∞
(−1
x
)∣∣∣b1
= limb→∞
(−1
b+ 1)
= 1
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 51 / 59
Integral Nepravi integral
Rjesenje.(b)
y
x
1 b→
y = 1√x
∞∫1
1√x
dx = limb→∞
b∫1
1√x
dx = limb→∞
(2√
x)∣∣∣b
1= lim
b→∞
(2√
b−2)
= ∞
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 52 / 59
Integral Nepravi integral
Rjesenje.(c)
y
x1
1
y = 1√x
y = 1x
y = 1x2
∞∫1
1x
dx = limb→∞
b∫1
1x
dx = limb→∞
(lnx)∣∣∣b1
= limb→∞
(lnb− ln1)) = ∞
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 53 / 59
Integral Nepravi integral
Zadatak 15.Izracunaj:
1
∞∫2
1x5 dx
2
−3∫−∞
1x4 dx
3
∞∫1
15√
xdx
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 54 / 59
Integral Nepravi integral
Zadatak 15.Izracunaj:
1
∞∫2
1x5 dx R : 1/64
2
−3∫−∞
1x4 dx R : 1/81
3
∞∫1
15√
xdx R : ∞
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 54 / 59
Integral Nepravi integral
(B) Funkcija beskonacna(neomedena) unutar intervala integracije:y
xa bβ
b∫a
f (x)dx = (def ) = limβ→b−
β∫a
f (x)dx
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 55 / 59
Integral Nepravi integral
Primjer 16.
Izracunajte1∫
0
1√x
dx .
Rjesenje.y
x
1α
y = 1√x
1∫0
1√x
dx = limα→0+
1∫α
1√x
dx
= limα→0+
(2−2
√α)
= 2.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 56 / 59
Integral Nepravi integral
Primjer 16.
Izracunajte1∫
0
1√x
dx .
Rjesenje.y
x
1α
y = 1√x
1∫0
1√x
dx = limα→0+
1∫α
1√x
dx
= limα→0+
(2−2
√α)
= 2.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 56 / 59
Integral Nepravi integral
Primjer 17.
Izracunajte1∫
0
1x2 dx .
Rjesenje.
1∫0
1x2 dx = lim
α→0+
1∫α
1x2 dx = lim
α→0+
(−1 +
1α
)= ∞.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 57 / 59
Integral Nepravi integral
Primjer 17.
Izracunajte1∫
0
1x2 dx .
Rjesenje.
1∫0
1x2 dx = lim
α→0+
1∫α
1x2 dx = lim
α→0+
(−1 +
1α
)= ∞.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 57 / 59
Integral Nepravi integral
Primjer 18.
Izracunajte1∫
0
1x
dx .
Rjesenje.
1∫0
1x
dx = limα→0+
1∫α
1x
dx = limα→0+
(0− lnα) = 0− (−∞) = ∞.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 58 / 59
Integral Nepravi integral
Primjer 18.
Izracunajte1∫
0
1x
dx .
Rjesenje.
1∫0
1x
dx = limα→0+
1∫α
1x
dx = limα→0+
(0− lnα) = 0− (−∞) = ∞.
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 58 / 59
Integral Nepravi integral
Zadatak 16.Izracunaj:
1
2∫0
1x4 dx
2
0∫−1
1x7 dx
3
8∫0
13√
xdx
Katedra za matematiku (FSB, Zagreb) Matematika 29. ozujka 2016. 59 / 59