Акыев Б.Дж., Ёллыев А.К.
ИНТЕГРАЛЫ ЛЕБЕГА И РИМАНА *
Аннотация:
в данной статье рассматриваются особенности развития математического анализа и его роль в современной науке. Проведен перекрестный и сравнительный анализ влияния технологий и факторов роста в образовании на развитие математического анализа
Ключевые слова:
анализ, метод, математика, наука
УДК 517.1
Акыев Б.Дж.
преподаватель кафедры «Математический анализ»
Туркменский государственный университет имени Махтумкули
(Туркменистан, г. Ашгабад)
Ёллыев А.К.
преподаватель кафедры «Математический анализ»
Туркменский государственный университет имени Махтумкули
(Туркменистан, г. Ашгабад)
ИНТЕГРАЛЫ ЛЕБЕГА И РИМАНА
Аннотация: в данной статье рассматриваются особенности развития математического анализа и его роль в современной науке. Проведен перекрестный и сравнительный анализ влияния технологий и факторов роста в образовании на развитие математического анализа.
Ключевые слова: анализ, метод, математика, наука.
Интегралы Лебега и Римана – два основных понятия математического анализа, которые позволяют находить площадь под кривой, объем тела, среднее значение функции и многое другое. В данной работе мы рассмотрим эти интегралы более подробно и приведем примеры их вычисления.
Интеграл Римана – это классический интеграл, который определяется через разбиение отрезка на конечное число частей. Для каждой части выбирается точка, которая называется узлом. Затем вычисляется сумма произведений высоты каждой части на соответствующую длину. При уменьшении длины частей и увеличении их числа сумма приближается к предельному значению – интегралу. Например, для функции f(x) = x^2 на отрезке [0, 1] интеграл Римана можно записать в виде:
∫[0,1]x^2dx = lim(n→∞) Σi=1n (xi^2 * 1/n)
где xi – точки разбиения отрезка.
Однако, интеграл Римана имеет свои ограничения. Например, он не может быть применен к функциям, которые не являются непрерывными на отрезке. Кроме того, интеграл Римана не учитывает особенности функции в точках разрыва или на бесконечности.
В этом случае на помощь приходит интеграл Лебега, который позволяет вычислять интегралы для функций, не обязательно непрерывных или ограниченных. Он основан на понятии меры и интегрируемости функции по этой мере. Интеграл Лебега не зависит от выбора разбиения отрезка и учитывает особенности функции в точках разрыва или на бесконечности.
Кроме того, интеграл Лебега позволяет вычислять интегралы для функций с переменным знаком и для функций, которые не удовлетворяют условиям интегрируемости для интеграла Римана. Однако, для этого необходимо, чтобы эти функции удовлетворяли определенным условиям интегрируемости по мере Лебега.
Интеграл Лебега также имеет свои обобщения, например, интеграл Лебега-Стилтьеса, который позволяет вычислять интегралы для функций, зависящих от нескольких переменных.
Таким образом, интегралы Лебега и Римана являются важными инструментами математического анализа и находят широкое применение в различных областях науки и техники. Они позволяют вычислять различные характеристики функций и решать многие задачи, связанные с площадью, объемом и средним значением функций.
Интеграл Лебега – это более общий вид интеграла, который определяется для функций, не обязательно непрерывных или ограниченных. Он основан на понятии меры и интегрируемости функции по этой мере. В отличие от интеграла Римана, интеграл Лебега не зависит от выбора разбиения отрезка. Например, для функции f(x) = x на отрезке [0, 1] интеграл Лебега можно записать в виде:
∫[0,1]xdμ = ∫[0,1]xdF(x)
где μ – мера на отрезке, а F(x) – функция распределения.
Интеграл Лебега-Стилтьеса – это обобщение интеграла Лебега на случай, когда мера задается не просто числом, а функцией распределения. Он позволяет вычислять интегралы для функций, зависящих от нескольких переменных. Например, для функции f(x,y) = x^2 + y^2 на квадрате [0,1]x[0,1] по мере Лебега-Стилтьеса с функцией распределения F(x,y) = x + y интеграл Лебега-Стилтьеса можно записать в виде:
∫[0,1]x∫[0,1]y(x^2 + y^2)dμ = ∫[0,1]x∫[0,1]y(x^2 + y^2)dF(x,y)
Интеграл Лебега позволяет вычислять интегралы для функций, не ограниченных на отрезке. Однако для этого необходимо, чтобы эти функции удовлетворяли определенным условиям интегрируемости. Например, для функции f(x) = 1/x на отрезке [1,∞) интеграл Лебега не существует, так как интеграл от функции 1/|x| по множеству [1,∞) расходится.
Интеграл Лебега позволяет вычислять интегралы для функций с переменным знаком. Для этого необходимо разложить функцию на положительную и отрицательную части и вычислить интегралы для каждой из них. Например, для функции f(x) = xsin(x) на отрезке [0,π] интеграл Лебега можно записать в виде:
∫[0,π]xsin(x)dμ = ∫[0,π/2]xsin(x)dμ + ∫[π/2,π]-xsin(x)dμ
Интеграл Лебега также позволяет учитывать особенности функции в точках разрыва или на бесконечности. Для этого необходимо использовать понятие абсолютной непрерывности функции. Функция называется абсолютно непрерывной на отрезке a,b, если для любого ε>0 существует δ>0 такое, что для любого конечного набора попарно непересекающихся интервалов (ai,bi)⊂a,b выполняется условие:
∑i|bi-ai|<δ → ∑i|f(bi)-f(ai)|<ε.
Если функция является абсолютно непрерывной на отрезке a,b, то она интегрируема по мере Лебега на этом отрезке. Интеграл Лебега для абсолютно непрерывной функции можно записать в виде:
∫a,bf(x)dμ = ∫a,bf(x)dx,
где интеграл справа – интеграл Римана.
Интегралы Лебега и Римана имеют свои применения в различных областях науки и техники. Например, они используются в теории вероятностей для вычисления математического ожидания и дисперсии случайных величин. Интегралы также широко применяются в физике, экономике, статистике и других областях.
Одним из важных свойств интеграла Лебега является его сохранение при предельном переходе. Если последовательность функций {fn(x)} сходится к функции f(x) по мере Лебега на отрезке a,b, то интегралы этих функций также сходятся к интегралу функции f(x):
lim∫a,bfn(x)dμ = ∫a,bf(x)dμ.
Это свойство позволяет использовать интеграл Лебега для решения задач, связанных с предельными переходами, например, при решении уравнений в частных производных.
Интеграл Лебега также имеет свои обобщения на случай комплексных функций
и на случай функций на более общих пространствах, например, на группах Ли. Они находят применение в различных областях математики, физики и техники. Таким образом, интегралы Лебега и Римана являются важными инструментами математического анализа, позволяющими вычислять различные характеристики функций и решать многие задачи, связанные с площадью, объемом и средним значением функций. Интеграл Лебега расширяет возможности интеграла Римана, позволяя вычислять интегралы для более широкого класса функций и учитывать их особенности в точках разрыва или на бесконечности.
В заключение можно отметить, что интегралы Лебега и Римана имеют широкое применение в математическом анализе и других областях науки и техники. Они позволяют вычислять различные характеристики функций и решать многие задачи, связанные с площадью, объемом и средним значением функций.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Номер журнала Вестник науки №4 (61) том 3
Ссылка для цитирования:
Акыев Б.Дж., Ёллыев А.К. ИНТЕГРАЛЫ ЛЕБЕГА И РИМАНА // Вестник науки №4 (61) том 3. С. 217 - 221. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/7791 (дата обращения: 30.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2023. 16+