به محفل ریاضی ایرانیان خوش آمدید! لطفا برای استفاده از تمامی امکانات عضو شوید
0 امتیاز
397 بازدید
در دبیرستان و دانشگاه توسط sahar3 (740 امتیاز)
ویرایش شده توسط fardina

حاصل انتگرال های معین زیر را بدست بیاورید :

$$ \int_a^b |x|dx$$ $$ \int_a^b [x]dx$$

آیا میتوان این دو انتگرال بالا رابدست آورد؟

1 پاسخ

+3 امتیاز
توسط Vali Soltani Masih (318 امتیاز)
ویرایش شده توسط fardina

برای محاسبه انتگرال نامعین $$\int |x| \mathrm{d}x$$ از روش جزء‌به‌جزء استفاده می‌کنیم:

$$\begin{align} \left\{\begin{array}{r@{\mskip\thickmuskip}l} |x|=u\\ \mathrm{d}x=\mathrm{d}v \end{array} \right. \quad \implies \quad \left\{\begin{array}{r@{\mskip\thickmuskip}l} \frac{|x|}{x}\:\mathrm{d}x=\mathrm{d}u\\ x=v \end{array}\right. \end{align}$$

بنابراین داریم:

$$\begin{align} \int |x|\mathrm{d}x =\int u \mathrm{d}v&=uv - \int v\ \mathrm{d}u\\ &=x|x| - \int x\: \frac{|x|}{x} \ \mathrm{d}x=x|x|-\int |x| \ \mathrm{d}x\\ &\Longrightarrow \int |x|\ \mathrm{d}x=\frac{x|x|}{2} \end{align}$$

در نهایت برای محاسبه انتگرال معین $\int_a^b |x|\ \mathrm{d}x$ داریم:

$$ \int_a^b |x|\ \mathrm{d}x=\frac{x|x|}{2} |_a^b=\frac{b|b|}{2}-\frac{a|a|}{2} $$

برای محاسبه انتگرال معین $\int_a^b \lfloor x \rfloor \mathrm{d}x$ از خاصیت جزء صحیح که برای هر عدد حقیقی $t$ داریم: $$\lfloor t \rfloor \leq t < \lfloor t \rfloor +1$$ بنابراین:

$\begin{align*} \left\{\begin{array}{ll} a < \lfloor a \rfloor+1 \\ \lfloor b\rfloor \leq b \end{array} \right. \end{align*}$

لذا داریم:

$\begin{align*} \int_a^b \lfloor x \rfloor \mathrm{d}x&=\int_a^{\lfloor a \rfloor+1} \lfloor x \rfloor \mathrm{d}x+\int_{\lfloor a \rfloor+1}^{\lfloor a \rfloor+2} \lfloor x \rfloor \mathrm{d}x+\dots\\ &+\int_{\lfloor b \rfloor-1}^{\lfloor b \rfloor} \lfloor x \rfloor \mathrm{d}x+\int_{\lfloor b \rfloor}^{b} \lfloor x \rfloor \mathrm{d}x\\ &=(\lfloor a \rfloor-a+1)\lfloor a \rfloor+(\lfloor a \rfloor+1)+\ldots\\ &+(\lfloor b \rfloor-1)+(b-\lfloor b \rfloor)\lfloor b \rfloor\\ &=(\lfloor a \rfloor-a+1)\lfloor a \rfloor+(\lfloor a \rfloor+1)+\ldots\\ &+(\lfloor a \rfloor+(\lfloor b \rfloor-\lfloor a \rfloor-1))+(b-\lfloor b \rfloor)\lfloor b \rfloor\\ &=(\lfloor a \rfloor-a+1)\lfloor a \rfloor+(\lfloor b \rfloor-\lfloor a \rfloor-1)(\lfloor a \rfloor)\\ &+[1+2+3+\ldots+(\lfloor b \rfloor-\lfloor a \rfloor-1)]+(b-\lfloor b \rfloor)\lfloor b \rfloor\\ &=(\lfloor a \rfloor-a+1)\lfloor a \rfloor+(\lfloor b \rfloor-\lfloor a \rfloor-1)(\lfloor a \rfloor)\\ &+\frac{(\lfloor b \rfloor-\lfloor a \rfloor-1)(\lfloor b \rfloor-\lfloor a \rfloor)}{2}+(b-\lfloor b \rfloor)\lfloor b \rfloor\\ &=(\lfloor a \rfloor-a+1)\lfloor a \rfloor+\frac{(\lfloor b \rfloor-\lfloor a \rfloor-1)(\lfloor b \rfloor+\lfloor a \rfloor)}{2}+(b-\lfloor b \rfloor)\lfloor b \rfloor\\ \end{align*}$
برای ترجمه ی یک جمله از انگلیسی به فرانسوی دو چیز ضروری است. اول، باید جمله ی انگلیسی را تماما بفهمیم. دوم، باید با اصطلاحات ویژه ای که در زبان فرانسوی هستند آشنا باشیم. این وضعیت خیلی شبیه هنگامی است که سعی داریم شرط را که با کلمات بیان شده است با نمادهای ریاضی بیان کنیم. اول، باید آن را تمام درک کنیم. دوم، باید با اصطلاحات ریاضی ریاضی آشنا باشیم.
...