Primitive
Definitie: Fie f:I R, unde I R este un interval. Spunem ca f admite primitiva pe I daca exista o functie F:I R a.ī.
F este derivabila pe I
F (x)=f(x), (")x I
Functia F se numeste primitiva a functiei f.
Propozitie: Fie f:I R, I R. Daca F1, F2:I R sunt doua primitive ale lui f pe I atunci exista o constanta c R a.ī. F2(x)=F1(x)+c.
Definitie: Daca f:I R admite primitive, mul 636l1119g 55;imea primitivelor lui f se numeste integrala nedefinita a functiei f si se noteaza prin. Operatia de calculare a primitivelor unei functii (care admite primitive) se numeste integrare.
Proprietati
Orice functie continua f:I R admite primitive pe I.
Exemplu: Sa se arate ca f:R R, admite primitive pe R. Sa se determine o astfel de primitiva.
Daca x , f(x)=ex continua pe R.
Daca x , f(x)=x+1 continua pe R.
Studiem continuitatea īn x=0:
; ; f(0)=1 f continua īn x=0 f continua pe R f admite primitive pe R.
Daca x : =ex+c1.
Daca x : =+x+c2.
Deci F:R R, derivabila īn x=0 F continua īn x=0: c2=1+c1 .
F(0)=1+c1
O functie care admite primitive are proprietatea lui Darboux.
O functie f:I R care nu are proprietatea lui Darboux nu admite primitive pe I.
Daca f:I R si f(I)= nu este interval, atunci f nu admite primitive.
Exemplu: f:R R, f(x)=sgn x (functia semn), , f(R)= nu este interval f nu admite primitive.
5 Exista functii care admit primitive si nu sunt continue.
6 Exista functii care au proprietatea lui Darboux si nu au primitive.
Fie f, g :I R functii care admit primitive pe I si l R*, atunci f+g si lf admit primitive si
si
.
Exemplu: -2=x+x2-x3+c, x R
Integrarea prin parti
Daca f, g:I R sunt functii derivabile cu derivate continue, atunci functiile fg, f'g si fg' admit primitive si are loc egalitatea:
(formula de integrare prin parti).
Exemplu:
=-xcosx+sinx+c.
Prima metoda de schimbare de variabila
Fie I, J intervale din R si j:I J, f:J R functii cu proprietatile
1 j derivabila pe I
2 f admite primitive pe J (fie F o primitiva a sa).
Atunci functia (f j j' admite primitive pe I, iar functia F j este o primitiva a lui (f j j', adica: =F (j(x))+c.
a) Primitivele functiilor rationale simple (f:I R, I interval).
=ln x-a +c , I -a,+) sau I -, a)
=, n 2, I a,+) sau I -, a)
=, a
=, a
=
In===-=
=
b) Descompunerea functiilor rationale īn functii rationale simple
Q(x)=.
Atunci f se descompune īn mod unic:
f(x)=L(x)++
+
unde L este un polinom cu coeficienti reali, iar ak, bk, ck, Aki, Bki , Cki sunt numere reale,
bk2 4ck<0.
Aplicatii
1 Se considera functia f:R R, f(x)=.
a) Sa se arate ca f admite primitive.
b) Sa se calculeze o primitiva a functiei f. (Bacalaureat 1985)
a) Vom folosi proprietatea: "Orice functie continua pe I admite primitive pe I."
x ,0 f(x)=x.ex continua (produs de functii continue)
x (0,+) f(x)= continua pe (0,+).
Studiem continuitatea īn x=0.
f(0)=0.1=0 f continua īn x=0.
Deci f continua pe R f admite primitive pe R.
b) x ,0]: --
-+c1=ex(x c1
x (0,+): =
Notam =t x=t2, dx=2tdt.
Integrala asociata este : = =2-2 = =2-2=2-2=
=2-2ln(t+1)+c2=t3-t2+2t-2ln(t+1)+c2.
O primitiva a functiei f este:
F(x)=
=.
Aceasta functie trebuie sa fie continua:
-1+c1
c2=-1+c1.
F(0)= -1 + c1
Fie c1=c si c2= 1+c. Atunci functia devine:
F(x)= .
Se pot verifica conditiile: a) F derivabila,
b) F'(x)=f(x), (")x.
2 Sa se determine constantele reale a si b astfel īncāt functia F:R R, F(x) =(ax2+b-2)e-x sa fie o primitiva a functiei f(x)=x2e-x.
F este o primitiva a functiei f daca : a) F derivabila pe R
b) F'(x)=f(x), (")x R
F'(x) =[(ax2+bx-2)e-x ]'=(ax2+bx-2)'e-x+(ax2+bx-2)(e-x)'=(2ax+b)e-x+(ax2+bx-2)(e-x)=
=e-x(2ax+b-ax2-bx+2)
F'(x)=f(x), (")x R -ax2+x(2a-b)+b+2=x2 -a=1 a=-1
2a-b=0, b+2=0 b=-2
2(-1)-(-2)=0 (A) a=-1, b= 2, F(x)=(-x2-2x-2)e-x.
3 Sa se calculeze primitivele functiei f:(1, +) R, f(x)=.
Sa se determine primitiva F cu proprietatea F(ee-1)=2.
= = =ln ln x+1 +c
F(ee-1)=ln(ln ee-1+1)+c=ln[(e-1)ln e+1]+c=ln(e-1+1)+c=ln e+c=1+c.
1+c=2 c=1.
Deci F(x)=ln ln x +1
(Varianta nr.6 Bacalaureat 1998)
4 Fie functia f:R R, f= x-2 e x
Sa se arate ca f admite primitive si sa se afle primitiva al carei grafic trece prin origine.
(Subiect propus Bacalaureat 1984)
x |
0 2 |
x-2 x |
f(x)=
f(x)=
Daca x (-,0) f(x)=(2-x)e-x continua (produs de functii continue)
x f(x)= (2-x)ex continua
x [2,+) f(x)= (x-2)ex continua.
Studiem continuitatea īn x=0 si x=2.
f(0)=2 f continua īn x=0.
f(2)=0 f continua īn x=2.
Deci f continua pe R f admite primitive pe R.
Daca x (-,0): =-=-(2-x)e-x
=-(2-x)e-x =
=-(2-x).e-x e-x +c1=e-x(x-1)+c1;
x 0, 2): ==(2-x)ex
=(2-x).ex ex +c2= ex(3-x)+c2;
x 2, +): ==(x-2) .ex
=(x-2).e-x =(x-2) .ex ex +c3=
=ex(x-3)+c3.
F(x)= F trebuie sa fie continua īn x=0 si x=2
F(0)=3+c2
-1+c1=3+ c2 c2= c1-4.
F(2)= -e2+c3
e2+c2= -e2+c3 c3= 2e2+c2= 2e2+c1-4.
F(x)=
Impunem conditia: graficul lui F trece prin origine F(0)=0
F(0) = 3+c-4 = c-1 c = 1
F(x)= .
f(x) = xn ln x, x (0,+), n N
==-=-=
=- + c = +c.
f(x) = arcsin x, x
== x.arcsin x - =
= x.arcsin x += x.arcsin x +=
= x.arcsin x += x.arcsin x +=
= x.arcsin x ++ c = x.arcsin x ++ c
f(x) = ln (x2 +1), x R
== x. ln (x2 +1) - =
= x. ln (x2 +1) - = x. ln (x2 +1) - +=
= x. ln (x2 +1) - 2+ 2 arctg x + c.
f(x) = e2x .sin 3x, x R
= = - =
= - = -+ +=- +.
Deci I =--I,
I = -+c
I = +c
I = - + c.
f(x) = , x R
==+ 4=
=+= x. -+
I = x. - I + + c
I =+ c.
f(x)=, x R
=
x2+1 = t, 2xdx = dt I == + c
= + c = + c.
f(x) = , x
= -
9-x2 = t, -2xdx = dt I == + c = + c
= .
3) f(x) =, x (0,+) = ?
ln x = t, = dt I == + c
= + c.
f(x) = sin2x.cos x, x R
=
sin x = t , cos x dx = dt I == + c =+ c.
5) f(x) = cos3x.sin x, x R
= -
cos x = t , -sin x dx = dt I == + c =+ c.
6) f(x) = , x
=
x2 = t, 2xdx = dt I ==+ c
=+ c.
1) , x < -1 = +c = ln(-x-1) + c.
2) , x> = =+ c =+ c.
3) , x > 1, ==+ c=+ c
4) , x>
3x+1=t, 3dx=dt I ===+ c
=+ c
5) , x R ==
6) , x R ===
==
===
=
Deci: =
=
7 ; x2+x+1= x2+2==
=
.
8)
==
=
9) , x > 1
=
=.
10) , x < 0
=
11) , x > 0
=
=
Exercitii propuse
Se considera functia f:R, f(x)=. Sa se determine Numerele a, b, c astfel īncāt functia F: R, F(x)=sa fie primitiva a functiei f.
BAC '98 varianta 2
Sa se arate ca functia f:R R, f(x)=admite primitive si sa se determine o astfel de primitiva.
BAC '98 varianta 2
Se considera functia f:R R, f(x)=. Sa se demonstreze ca functia f are primitive pe R si sa se afle o primitiva a sa.
BAC '98 varianta 4
(august)
Fie functia f:R R, f(x)=R. Pentru m=-2 calculati .
Fie functia f:D R, f(x)=, unde D este domeniul maxim de definitie al functiei f. Sa se determine primitivele functiei f pe intervalul (0,2).
Se considera functia f:R R, f(x)=.
Sa se arate ca f admite primitive pe R si sa se calculeze o primitiva a sa.
BAC '84 (iunie)
Fie f:R R, f(x)=, l R
Aflati pentru ce valori ale lui l functia data admite primitive pe R si īn acest caz determinati familia lor.
Sa se arate ca functia f(x)=min, x R admite primitive.
Fie f:R R, f(x)= a, b, c R, a
a) Sa se studieze continuitatea lui f;
b) Pentru c=1 sa se determine o primitiva a functiei f pe R.
Fie f:R R, f(x)=.
Sa se determine numerele reale a pentru care f admite primitive pe R si sa se determine aceste primitive.
Fie f: R R, f(x)= , a, b R
Sa se determine a, b astfel īncāt f sa admita primitive pe R.
Fie f: R R, f(x)= ,m, n R
a) Sa se determine m, n astfel īncāt f sa fie continua pe R;
b) Sa se determine m, n astfel īncāt f sa fie derivabila pe R;
c) Cu m, n de la punctul b) sa se determine o primitiva a lui f pe R.
|