Двойной интеграл.

Квадратичная функция.

Линейная функция.

П.6. Основные числовые функции и их графики

Пример 6.12.

Основными элементарными функциями называются следующие: степенная функция , где a любое действительное число; показательная функция , где а>0, a≠1; логарифмическая функция , где а>0, a≠1; тригонометрические функции y = sinx, y = cosx,

y = tgx, y = ctgx; обратные тригонометрические функции y = arcsinx, y = arccosx, y = arctgx, y = arcctgx.

Степенная функция. Область определения степенной функции зависит от показателя a. Эта функция при любом a определена в интервале 0 < х < +¥, то есть для всех положительных значений х. При a натуральном областью определения является вся числовая ось. Множеством значений функции будет интервал 0 < у < +¥ при a четном и промежуток –¥ < у < +¥ при a нечетном (рис. 1).

Рис. 1

Показательная функция. Областью определения показательной функции является вся числовая ось, то есть промежуток (–¥; + ¥), а множеством значений функции - промежуток (0; + ¥) (рис. 2).

Рис. 2

Логарифмическая функция. Областью определения логарифмической функции является промежуток , а множеством значений функции - промежуток (рис. 3).

Рис. 3

Тригонометрические функции. Областью определения функций y = sinx и y = cosx является промежуток , а множеством значений функций –– отрезок [–1; 1] (рис. 4 и 5).

Рис. 4 Рис. 5

Функция определена на всей числовой оси, кроме точек , т.е. область определения этой функции есть совокупность интервалов

.

Функция определена на всей числовой оси, кроме точек , т.е. область определения этой функции состоит из интервалов

.

Множеством значений функций и является промежуток (рис. 6 и 7).

Рис. 6 Рис. 7

Обратные тригонометрические функции. Областью определения функций y = arcsinx и

y = arccosx является отрезок [– 1; 1]. Множеством значений функции y = arcsinx является отрезок , а функции y = arccosx –– отрезок (рис. 8 и 9).

Рис. 8 Рис. 9

Областью определения функций y = arctgx и y = arcсtgx является промежуток . Множеством значений функции y = arctgx будет интервал , а функции y = arcсtgx –– интервал (рис. 10 и 11).

Рис. 10 Рис. 11

16.1.1. Определение двойного интеграла. Теорема существования двойного интеграла.Пусть на плоскости Oxy задана ограниченная замкнутая область D с кусочно-гладкой границей, и пусть на области D определена функция .

Разобьём область D произвольным образом на подобластей (не имеющих общих внутренних точек). Символом будем обозначать площадь области ; символом здесь и дальше будет обозначаться наибольшее расстояние между двумя точками, принадлежащими области D:

;

символом обозначим наибольший из диаметров областей : .

В каждой из подобластей выберем произвольную точку , вычислим в этой точке значение функции , и составим интегральную сумму .

Если существует предел последовательности интегральных сумм при , не зависящий ни от способа разбиения области D на подобласти , ни от выбора точек , то функция называется интегрируемой по области D, а значение этого предела называется двойным интегралом от функции по области D и обозначается .

Если расписать значение через координаты точки , и представить как , получим другое обозначение двойного интеграла: . Итак, кратко, .

Теорема существования двойного интеграла.Если подынтегральная функция непрерывна на области D, то она интегрируема по этой области.

16.1.2. Геометрический смысл двойного интеграла. Геометрический смысл каждого слагаемого интегральной суммы:если , то - объём прямого цилиндра с основанием высоты ; вся интегральная сумма - сумма объёмов таких цилиндров, т.е. объём некоторого ступенчатого тела (высота ступеньки, расположенной над подобластью , равна ). Когда , это ступенчатое тело становится всё ближе к изображенному на рисунке телу, ограниченному снизу областью , сверху - поверхностью , с цилиндрической боковой поверхностью, направляющей которой является граница области , а образующие параллельны оси . Двойной интеграл равен объёму этого тела.