Первообразная

Содержание

Первообразная (Задание 9)

Дифференцирование - дорога в одну сторону: по функции считают производную. Первообразная разворачивает её обратно: дана скорость изменения, надо восстановить саму величину. В задании 9 из этого выросли два сюжета: вычислить разность F(b)−F(a)F(b) - F(a) (иногда прямо по рисунку) и найти площадь фигуры, ограниченной графиком и осью абсцисс. Наклон касательной и чтение графика f′(x)f'(x) разобраны в соседних конспектах задания 9 - здесь та же связка «функция и производная», только прочитанная в обратную сторону.

Определение и семейство первообразных

Таблица первообразных

Формула Ньютона - Лейбница и площадь

Вообще же определённый интеграл - это площадь со знаком: выше оси абсцисс площадь входит в него со знаком плюс, ниже - со знаком минус. Поэтому площадь и интеграл не синонимы: площадь неотрицательна всегда, а для графика, лежащего под осью, S=−∫abf(x) dxS = -\displaystyle\int_a^b f(x)\, dx. Знак стоит проверять до вычислений, а не после.

Интеграл считает площадь со знаком

Интеграл по рисунку

Отдельный жанр номера: график f(x)f(x) состоит из отрезков и лучей, формулы нет, а просят вычислить интеграл или разность F(b)−F(a)F(b) - F(a) - по формуле Ньютона - Лейбница это одно и то же. Первообразная здесь не нужна: фигура под графиком складывается из трапеций, прямоугольников и треугольников, и площадь считается по клеткам.

Площадь под ломаной режется на три простые фигуры

Разрезы в вершинах ломаной дают трапецию 2+42⋅1=3\dfrac{2 + 4}{2} \cdot 1 = 3, прямоугольник 3⋅4=123 \cdot 4 = 12 и трапецию 4+22⋅1=3\dfrac{4 + 2}{2} \cdot 1 = 3, поэтому ∫16f(x) dx=3+12+3=18\displaystyle\int_1^6 f(x)\, dx = 3 + 12 + 3 = 18.

Что видно по графику первообразной

Примеры решения

Пример 1. Значение ff по формуле FF

Условие: Функция F(x)=x3−4x2+7x−2F(x) = x^3 - 4x^2 + 7x - 2 является одной из первообразных функции f(x)f(x). Найдите f(3)f(3).

Пример 2. Разность значений первообразной

Условие: Функция F(x)F(x) - одна из первообразных функции f(x)=4x3−6x+5f(x) = 4x^3 - 6x + 5. Найдите F(2)−F(0)F(2) - F(0).

Пример 3. Площадь под прямой

Условие: Найдите площадь фигуры, ограниченной графиком функции f(x)=2x+3f(x) = 2x + 3, осью абсцисс и прямыми x=1x = 1 и x=5x = 5.

Пример 4. Площадь между параболой и осью

Условие: Найдите площадь фигуры, ограниченной параболой y=12−3x2y = 12 - 3x^2 и осью абсцисс.

Пример 5. Число решений f(x)=0f(x) = 0 по графику FF

Условие: На рисунке изображён график функции y=F(x)y = F(x) - одной из первообразных функции f(x)f(x), заданной на интервале (−7; 5)(-7;\, 5). Найдите количество решений уравнения f(x)=0f(x) = 0 на отрезке [−4; 4][-4;\, 4].

График первообразной с пятью экстремумами
Пример 6. Разность F(b)−F(a)F(b) - F(a) по графику из лучей

Условие: На рисунке изображён график функции y=f(x)y = f(x), состоящий из двух лучей с общим началом в точке (4; 2)(4;\, 2). Пользуясь рисунком, вычислите F(7)−F(1)F(7) - F(1), где F(x)F(x) - одна из первообразных функции f(x)f(x).

График из двух лучей с общим началом

Частые ошибки

Проверь себя
  1. Функция F(x)=x3+5F(x) = x^3 + 5 - первообразная функции f(x)f(x). Чему равна f(x)f(x)?
  2. Какая функция является первообразной для f(x)=sin⁡xf(x) = \sin x?
  3. На отрезке [1; 4][1;\, 4] график ff лежит ниже оси абсцисс, площадь фигуры между графиком и осью равна 66. Чему равен ∫14f(x) dx\displaystyle\int_1^4 f(x)\, dx?
  4. График ff - отрезок из точки (0; 0)(0;\, 0) в точку (4; 4)(4;\, 4). Чему равен ∫04f(x) dx\displaystyle\int_0^4 f(x)\, dx?
  5. Дан график первообразной y=F(x)y = F(x). Чему равно число решений уравнения f(x)=0f(x) = 0 на отрезке?