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CALCOLO INTEGRALE
Ogni funzione F(x) la cui derivata è f (x) si dice funzione primitiva della f (x) o integrale indefinito di f (x) e si scrive
.
È necessario aggiungere la costante arbitraria c, detta costante di integrazione, perché l’integrale indefinito di una data funzione non è unico.
Per esempio x2, x2+5 , x2-4 ….. ecc. sono integrali indefiniti di f(x) = 2x perché
![]()
Tutti gli integrali indefiniti di f(x) =2x sono quindi inclusi in x2+c , per cui potremo scrivere ![]()
In pratica l’integrale si può definire come operazione inversa della derivata.
In base alla definizione si avrà:
![]()
perché
(logx+c) = ![]()
![]()
![]()
ecc.
TEOREMA
Ogni funzione continua su un certo intervallo ammette primitive.
Le funzioni che ammettono primitive si dicono integrabili, pertanto le funzioni continue sono integrabili.
PROPRIETA’ DELL’INTEGRALE INDEFINITO
Esempio:
![]()
![]()
Esempio:
![]()
di alcune funzioni di uso frequente
1.
2. 3.
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Se è possibile esprimere la funzione integrando f(x) come somma di un numero finito di funzioni f1(x), f2(x), ……… fn(x) che sono singolarmente integrabili, allora
![]()
ESEMPI
Questa regola ha lo scopo di ricondurre il calcolo dell’integrale di una funzione a quello di un’altra funzione, dedotta dalla prima mediante un opportuno cambiamento di variabile.
Esempio: Calcolare l’integrale
dx
Ponendo
= t , si avrà
1-x = t2 ,
x = 1-t2 ,
dx = - 2t dt per cui
dx =
=
=
=![]()
= -
=
= - ![]()
Vale la formula
![]()
dove f(x) è detto fattore finito e g '(x) fattore differenziale.
ESEMPI:
Posto f(x) = lgx e g '(x) = 1 , si avrà :
=
= x lgx – x + c
Posto f(x) = x e g '(x)dx = cosxdx , da cui
f '(x) = 1 e g(x) = senx , si avrà :
= xsenx -
= xsenx + cosx +c
Se f(x) è una funzione continua nell’intervallo [a,b], il simbolo
viene detto l’integrale definito di f(x) rispetto ad x da x=a ad x=b.
La funzione f(x) viene chiamata funzione integranda, mentre a e b sono chiamati, rispettivamente, limite inferiore e limite superiore di integrazione.
PROPRIETA’ DEGLI INTEGRALI DEFINITI
Se f(x) è continua sull’intervallo [a,b], allora:
= 0
= - 
+
= 
Teorema fondamentale del calcolo integrale
Se f(x) è continua sull’intervallo [a,b], e se
, allora
=
= F(b) – F(a)
Negli intervalli in cui f(x) è positiva l’integrale definito
(con
) è positivo e viceversa.
Ogni integrale definito rappresenta l’area della regione piana limitata dalla curva e dalle rette x = a e x = b.
Se le curve sono due, cioè f(x) e g(x), l’integrale
rappresenta l’area della regione piana racchiusa fra i due archi di curva e le rette x = a e x = b.
ESEMPIO
Determinare l’area della regione piana limitata dalle due parabole di equazioni y = 2x2-4x+4 e
y = x2-2x+4.
Le parabole si intersecano nei punti A(0;4) e B(2;4), per cui


Se f(x) non è continua in uno degli estremi, per esempio in a (oppure in b), ma lo è in ogni altro punto di (a,b),
detto c un punto interno dell’intervallo, si avrà:

se il limite di questo integrale esiste finito.
oppure

se il limite di questo integrale esiste finito.
Questi limiti si chiamano integrali definiti generalizzati.
ESEMPI :
◊ Calcolare l’integrale 
La funzione integranda non è continua nell’estremo superiore x=3
Si avrà:
=
= - 3
+ 3 ![]()
da cui ![]()
=
( - 3
+ 3
) = 3 ![]()
◊ Calcolare l’integrale ![]()
La funzione integranda non è continua nell’estremo inferiore x=0.
Si avrà:
=
=
, per cui
![]()
= ![]()
= +![]()
Poiché il limite esiste, ma non è finito, si può concludere che l’integrale richiesto non esiste.
Secondo caso
Se f(x) non è continua in un punto c interno all’intervallo (a,b) ,
si deve considerare la somma di integrali
+
con a
k < c e c < h
b
Se esiste finito il limite di questa somma per
e
, allora questo limite ci dà il valore dell’integrale richiesto.
ESEMPIO:
◊ Calcolare l’integrale ![]()
La funzione integranda non è continua in x=0 , punto interno all’intervallo di integrazione.
Si avrà:
+
=
+
= ![]()
+ ![]()
Poiché per
e
il limite di questa somma esiste finito ed è uguale a
, si deduce che
= ![]()
Terzo caso
Quando un estremo di integrazione, o entrambi, sono infiniti, si avrà :
![]()
, se questo limite esiste ed è finito.
![]()
, se questo limite esiste ed è finito.
![]()
e
di
, se questo limite esiste ed è finito.
ESEMPIO
◊
= ![]()
= ![]()
= ![]()
per cui la funzione non è integrabile.
◊
= ![]()
= ![]()
= ![]()
![]()
Fonte: http://www.itispolistena.gov.it/wp/wp-content/uploads/2014/06/Calcolo-integrale1.doc
Sito web da visitare: http://www.itispolistena.gov.it
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