به محفل ریاضی ایرانیان خوش آمدید! لطفا برای استفاده از تمامی امکانات عضو شوید
0 امتیاز
425 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:

$\begin{align*} \int_a^b \lfloor x \rfloor \mathrm{d}x&=\int_a^{\lfloor a \rfloor+1} \lfloor x \rfloor \mathrm{d}x+\int_{\lfloor a \rfloor+1}^{\lfloor a \rfloor+2} \lfloor x \rfloor \mathrm{d}x+\dots\\ &+\int_{\lfloor b \rfloor-1}^{\lfloor b \rfloor} \lfloor x \rfloor \mathrm{d}x+\int_{\lfloor b \rfloor}^{b} \lfloor x \rfloor \mathrm{d}x\\ &=(\lfloor a \rfloor-a+1)\lfloor a \rfloor+(\lfloor a \rfloor+1)+\ldots\\ &+(\lfloor b \rfloor-1)+(b-\lfloor b \rfloor)\lfloor b \rfloor\\ &=(\lfloor a \rfloor-a+1)\lfloor a \rfloor+(\lfloor a \rfloor+1)+\ldots\\ &+(\lfloor a \rfloor+(\lfloor b \rfloor-\lfloor a \rfloor-1))+(b-\lfloor b \rfloor)\lfloor b \rfloor\\ &=(\lfloor a \rfloor-a+1)\lfloor a \rfloor+(\lfloor b \rfloor-\lfloor a \rfloor-1)(\lfloor a \rfloor)\\ &+[1+2+3+\ldots+(\lfloor b \rfloor-\lfloor a \rfloor-1)]+(b-\lfloor b \rfloor)\lfloor b \rfloor\\ &=(\lfloor a \rfloor-a+1)\lfloor a \rfloor+(\lfloor b \rfloor-\lfloor a \rfloor-1)(\lfloor a \rfloor)\\ &+\frac{(\lfloor b \rfloor-\lfloor a \rfloor-1)(\lfloor b \rfloor-\lfloor a \rfloor)}{2}+(b-\lfloor b \rfloor)\lfloor b \rfloor\\ &=(\lfloor a \rfloor-a+1)\lfloor a \rfloor+\frac{(\lfloor b \rfloor-\lfloor a \rfloor-1)(\lfloor b \rfloor+\lfloor a \rfloor)}{2}+(b-\lfloor b \rfloor)\lfloor b \rfloor\\ \end{align*}$
ریاضیدان، کسی است که شباهت ها را بین قضایا دریابد. ریاضیدان بهتر کسی است که بتواند شباهت بین برهان ها را ببیند. بهترین ریاضیدان کسی است که بتواند به شباهت بین نظریه ها توجه کند. و می توان تصور کرد که ریاضیدان نهایی کسی است که بتواند شباهت بین شباهت ها را مشاهده کند.
...