Первісна функція. Невизна­чений інтеграл і його властиво­сті. Таблиця невизначених інте­гралів

Означення. Функція F(x) називається первісною для функції f(x) на проміжку І, якщо на цьому проміжку F'(x) = f(x) або dF(x) = f(x)dx .

Із означення виходить, що первісна F(x) — диференційована, а значить неперервна функція на проміжку І, і її вигляд суттєво залежить від проміжку, на якому вона розглядається.

Приклад. Первісні для функції мають вигляд:

причому, F₁(x), F₂(x) — неперервні R, a F₃(x) у точці х = 0 має розрив (рис. 1). У цьому прикладі первісні F_i(x) і = 1,2,3, знайдені методом добору із на­ступною перевіркою, використовуючи таблицю похідних функцій.

Теорема (про множину первісних). Якщо F(x) — первісна для функції f(х) на проміжку I, то:

1) F(x) + C — також первісна для f(x) на проміжку I;

2) будь-яка первісна Ф(х) для f(x) може бути представлена у вигляді Ф(х) = F(x) + С на проміжку I. (Тут С = const називається довільною сталою).

Наслідок. Дві будь-які первісні для однієї й тієї самої функції на проміжку I відрізняються між собою на сталу величину (рис. 1).

Означення. Операція знаходження первісних для функції f(x) називає­ться інтегруванням f(x).

Задача інтегрування функції на проміжку полягає у тому, щоб знайти всі первісні функції на цьому проміжку, або довести, що функція немає первісних на цьому проміжку.

Для розв'язання задачі інтегрування функції достатньо знайти одну будь-яку первісну на розглядуваному проміжку, наприклад F(x), тоді (за теоремою про множину первісних) F(x) + С — загальний вигляд всієї мно­жини первісних на цьому проміжку.

Означення. Функція F(x) + С, що являє собою загальний вигляд всієї множини первісних для функції f(х) на проміжку I, називається невизначеним інтегралом від функції f(x) на проміжку I і позначається

(1)

де — знак невизначеного інтеграла;

f(x) — підінтегральна функція;

f(x)dx — підінтегральний вираз;

dx — диференціал змінної інтегрування.

Г еометричний зміст невизначеного інтеграла полягає у тому, що функція у= F(X) + С є рівняння однопараметричної сім'ї кривих, які одержуються одна з другої шляхом паралельного переносу вздовж осі ординат (рис. 2).

Рис.2

Теорема (Коші). Для існування невизначеного інтеграла для функції f(x) на певному проміжку достатньо, щоб f(x) була неперервною на цьому проміжку.

Зауваження. Виявляється є такі невизначені інтеграли від елементарних функцій, які через елементарні функції не виражаються, наприклад:

існують у кожному із проміжків області визначення, але записати їх через основні елементарні функції не можна; в такому розумінні ці інтеграли називають «неінтегрованими».

a) Властивості, що випливають із означення невизначеного інтеграла: