شما در حال مطالعه نسخه آفلاین یکی از مطالب «مجله فرادرس» هستید. لطفاً توجه داشته باشید، ممکن است برخی از قابلیتهای تعاملی مطالب، مانند امکان پاسخ به پرسشهای چهار گزینهای و مشاهده جواب صحیح آنها، نمایش نتیجه آزمونها، پاسخ تشریحی سوالات، پخش فایلهای صوتی و تصویری و غیره، در این نسخه در دسترس نباشند. برای دسترسی به نسخه آنلاین مطلب، استفاده از کلیه امکانات آن و داشتن تجربه کاربری بهتر اینجا کلیک کنید.
قدرمطلق یکی از توابع مهم در ریاضی است که خروجی آن همیشه مثبت خواهد بود. قدرمطلق تابعی هست که باعث ناپیوستگی انتگرال در ریشه تابع میشود. در این مطلب از مجله فرادرس به معرفی تابع قدرمطلق میپردازیم و سپس روش محاسبه انتگرال قدرمطلق را ارائه میکنیم. برای محاسبه انتگرال قدرمطلق باید ابتدا تابع درون قدرمطلق را یکبار به ازای مقادیر مثبت و بار دیگر به ازای مقادیر منفی حساب کنید و انتگرال را براین اساس تفکیک کنید تا بتوانید قدرمطلق را از انتگرال حذف کنید. برای تکمیل این موضوع مثالهای متنوع بررسی خواهیم کرد. اگر به این موضوع علاقهمند هستید این موضوع را تا آخر مطالعه کنید.
از لحاظ هندسی، با استفاده از انتگرال مساحت زیر منحنی را میتوان محاسبه کرد در واقع انتگرال یک جمع پیوسته میتواند باشد.
همانطور که مشاهده میکنید میتوان مساحت اشکال پیچیده را با انتگرال محاسبه کرد.
انتگرال را میتوان به دو گروه زیر دستهبندی کرد:
معین
نامعین
در انتگرالهای معین کرانها یا حدود انتگرال مشخص است بنابراین پس از انتگرال گرفتن از تابع باید حدود را در آن جایگذاری کرد و از یکدیگر کسر کنیم. اما در انتگرال نامعین کرانهای انتگرال مشخص نشدهاند درنتیجه پس از انتگرال گرفتن باید به پاسخ یک c به عنوان عدد ثابت اضافه کنیم.
روشهای حل انتگرال
روشهای متنوع و جالبی برای حل انتگرال وجود دارد که رایجترین آنها عبارتند از:
در مطلب انتگرال چیست از مجله فرادرس به طور کامل به شرح هر یک از این روشها با مثالهای متنوع پرداخته شده است.
انتگرال قدر مطلق
یکی از توابع ساده و کاربردی در ریاضیات و مهندسی قدرمطلق است که به صورت زیر تعریف میشود:
∣x∣={x,−x,if x≥0if x<0
که به زبان ساده هر مقدار مثبت یا منفی که وارد تابع قدرمطلق شود خروجی آن با علامت مثبت خواهد بود.
انتگرال گرفتن از تابع قدرمطلق بسیار آسان است که برای انتگرال معین و نامعین شرح میدهیم.
انتگرال نامعین شامل تابع قدر مطلق
انتگرال نامعین که شامل تابع قدرمطلق است را باید یکبار برای مقادیر مثبت و یکبار برای مقادیر منفی حل کنیم بدین صورت که برای مقادیر مثبت کافی است تا علامت قدرمطلق را نادیده بگیریم و برای مقادیر منفی فقط باید یک منفی در کل عبارت ضرب کنیم بقیه مراحل حل انتگرال مانند سابق محاسبه میکنیم. برای درک بهتر این موضوع به مثالهای زیر توجه کنید.
مثال اول انتگرال نامعین شامل قدر مطلق
میخواهیم انتگرال ∫∣x3−5x2+6x∣dx را حساب کنیم.
پاسخ:
در اینجا تابع داخل قدرمطلق یک چندجملهای است. تابع داخل قدرمطلق را یکبار برای مثبت و یکبار برای منفی باید حساب کنیم.
چون در این مثال دو قدرمطلق با توابع درونی مختلف داریم پس حدود هر کدام متفاوت است و باید اشتراک حدود را برای هر کدام جداگانه محاسبه کنیم مثلا برای مورد اول خواهیم داشت؛
x≥0,x+1≥0
x≥0,x≥−1
حدود مشترک برای مورد اول به صورت زیر است:
x∈[0,+∞⟩
همین فرآیند را برای بقیه نیز تکرار میکنیم. بنابراین حدود به شکل زیر است:
∫−1dx,x∈[0,+∞⟩
∫−2x−1dx,x∈[−1,0⟩
∫2x+1dx,∅
∫1dx,x∈⟨−∞,−1⟩
مورد سوم که حدود متغیر در آن صفر است را حذف میکنیم بنابراین خواهیم داشت:
∫−1dx,x∈[0,+∞⟩
∫−2x−1dx,x∈[−1,0⟩
∫1dx,x∈⟨−∞,−1⟩
پس از انتگرال گرفتن از سه مورد فوق، جوابها با محدوده هر یک به صورت زیر است:
−x+C,x∈[0,+∞⟩
−x2−x+C,x∈[−1,0⟩
x+C,x∈⟨−∞,−1⟩
مثال ششم انتگرال نامعین شامل قدر مطلق
انتگرال زیر که شامل تابع قدرمطلق هست را محاسبه کنید.
∫∣x∣dx
پاسخ:
با استفاده از تعریف قدرمطلق تابع را به دو قسمت تفکیک میکنیم.
{∫xdx,x≥0∫−xdx,x<0
منفی را از انتگرال دوم بیرون میآوریم.
−∫xdx,x<0
بنابراین دو انتگرال فقط در یک ضریب منفی با یکدیگر اختلاف دارند. حل این انتگرال بسیار آسان است.
∫xdx=2x2+c
در نتیجه برای مقادیر مثبت و منفی خواهیم داشت:
{2x2+C−2x2+Cx≥0x<0
مثال هفتم انتگرال نامعین شامل قدر مطلق
انتگرال ∫∣cos(x)−x53∣dx را محاسبه کنید.
پاسخ:
در این مثال، یک تابع مثلثاتی و یک تابع کسری درون قدرمطلق داریم. مانند مثالهای قبل تابع داخل قدرمطلق را یکبار برای مثبت و یکبار برای منفی باید حساب کنیم.
انتگرال معین که شامل تابع قدرمطلق است را باید ابتدا ریشههای داخل عبارت را محاسبه کنیم سپس آن تابع را تعینن علامت میکنیم و بر این اساس قدرمطلق را حذف میکنیم و انتگرال را محاسبه و در آخر حدود جدید را اعمال میکنیم. برای درک بهتر این موضوع به مثالهای زیر توجه کنید.
تابع قدرمطلق یگ تابع ساده و جالب در ریاضیات است که خروجی آن همیشه مثبت خواهد بود. در این مطلب از مجله فرادرس آموختید که برای محاسبه انتگرال قدرمطلق باید ابتدا تابع درون قدرمطلق را یکبار به ازای مقادیر مثبت و بار دیگر به ازای مقادیر منفی حساب کنید و بعد انتگرال را براین اساس تفکیک کنید تا بتوانید علامت قدرمطق را حذف کنید، سپس انتگرالهای باقیمانده را با روش مناسب خود حل کنید.
اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزشها و مطالب زیر نیز به شما پیشنهاد میشوند:
شما در حال مطالعه نسخه آفلاین یکی از مطالب «مجله فرادرس» هستید. لطفاً توجه داشته باشید، ممکن است برخی از قابلیتهای تعاملی مطالب، مانند امکان پاسخ به پرسشهای چهار گزینهای و مشاهده جواب صحیح آنها، نمایش نتیجه آزمونها، پاسخ تشریحی سوالات، پخش فایلهای صوتی و تصویری و غیره، در این نسخه در دسترس نباشند. برای دسترسی به نسخه آنلاین مطلب، استفاده از کلیه امکانات آن و داشتن تجربه کاربری بهتر اینجا کلیک کنید.
اولش خیلی راحت قابل درک بود ولدر انتگرال گیری معین نامفهوم توضیح داده شده . باتشکر